CN110244285B - 一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿方法及系统 - Google Patents

一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿方法及系统 Download PDF

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CN110244285B CN201910553855.XA CN201910553855A CN110244285B CN 110244285 B CN110244285 B CN 110244285B CN 201910553855 A CN201910553855 A CN 201910553855A CN 110244285 B CN110244285 B CN 110244285B
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Abstract

本发明属于成像声呐信号处理技术领域，特别涉及一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿方法，该方法包括：获取合成孔径声呐在整个大测绘带区域内接收地距向的回波数据；将获取的回波数据沿地距向均匀分成N段，通过地距向斜距映射，获得每个斜距向的非均匀子段的回波数据；根据横荡误差和升沉误差，计算每个斜距向的非均匀子段的声程差；基于获得的每个斜距向的非均匀子段的声程差和斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。

Description

一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿方法及系统
技术领域
本发明属于成像声呐信号处理技术领域，特别涉及一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿方法及系统。
背景技术
合成孔径声呐利用小孔径基阵沿方位向的移动合成虚拟大孔径，然后根据空间位置和相位关系对不同位置处的接收回波进行相干叠加处理，获得高分辨率的图像。合成孔径声呐对运动状态要求比较苛刻，要想实现高分辨率成像，需要做理想的匀速直线运动。
但是，在实际外场环境中，受海浪、暗涌和母船等因素影响，合成孔径声呐不可避免地会产生运动误差，运动误差将会引起声呐回波的幅度和相位发生变化，从而导致目标出现散焦、重影等现象，严重时甚至不能成像。因此，需要对声呐回波进行运动补偿。
目前，现有的运动补偿方法包括运动误差估计和运动误差补偿两个步骤。针对运动误差补偿，当测绘带较窄时，可认为测绘带内的目标具有相同的声程差，选取测绘带中心为参考距离，计算声程差，对整个测绘带的回波数据补偿。但是，对于大测绘带合成孔径声呐，运动误差在近距和远距处引起的声程差有所不同，具有明显的斜距向空变性，窄带假设不再成立，无法对不同斜距处的回波数据区别处理，进而无法实现对声呐回波准确的运动补偿。
发明内容
本发明的目的在于，为解决现有的运动补偿方法存在的上述缺陷，本发明提出了一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿方法，该方法基于大测绘带；克服了大测绘带合成孔径声呐运动误差引起的声程差在斜距向存在空变性的问题，通过沿地距向对回波数据均匀分段，借助距离压缩效应，得到多个斜距向的非均匀子段，顺应运动误差引起的声程差“先快后慢”的空变规律，实现更准确的运动补偿。该方法适用于大测绘带合成孔径成像声呐的运动补偿，对空变性较大的近距目标补偿效果尤其明显，同时计算量不大，便于实时操作。
为了实现上述目的，本发明提出了一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿方法，其特征在于，该方法包括：
获取合成孔径声呐在整个大测绘带区域内接收地距向的回波数据；
将获取的回波数据沿地距向均匀分成N段，通过地距向斜距映射，获得每个斜距向的非均匀子段的回波数据；
根据横荡误差和升沉误差，计算每个斜距向的非均匀子段的声程差；
基于获得的每个斜距向的非均匀子段的声程差和斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
作为上述技术方案的改进之一，所述将获取的回波数据沿地距向均匀分成N段，获得每个斜距向的非均匀子段的回波数据；具体包括：
利用合成孔径声呐斜距成像的距离压缩效应，通过将获取的地距向的回波数据沿地距向均匀分成N段，则第i个斜距向的非均匀子段的回波数据
Figure BDA0002106315860000021
Figure BDA0002106315860000022
其中，i表示第i个子段，1≤i≤N；
Figure BDA0002106315860000023
为合成孔径声呐在整个测绘带区域内接收地距向的回波数据；τ为时间变量；xb表示第i个子段的起始点，
Figure BDA0002106315860000024
xe表示第i个子段的终点，
Figure BDA0002106315860000025
Rmin为声呐测绘带最近端与声呐之间的距离，称为最短距离；h为声呐距底高度；u(τ)为阶跃函数；c为声速，c＝1500m/s；δx为每个地距向均匀分段的子段长度；
Figure BDA0002106315860000026
Rmax为声呐测绘带最远端与声呐之间的距离，称为最长距离。
作为上述技术方案的改进之一，所述根据横荡误差和升沉误差，计算每个斜距向的非均匀子段的声程差；具体包括：
以第i个斜距向的非均匀子段中心为参考距离，计算第i个斜距向的非均匀子段的声程差Δri为：
Figure BDA0002106315860000027
其中，Δx为声呐运动产生的横荡误差；Δh为声呐运动产生的升沉误差；
作为上述技术方案的改进之一，所述基于获得的每个斜距向的非均匀子段的声程差和斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿；具体包括：
通过时域移位的方法，基于获得的第i个斜距向的非均匀子段的声程差和第i个斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿：
Figure BDA0002106315860000031
其中，s′(τ)为N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿后的回波数据，fc为载波频率，j为虚数单位；
基于对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
作为上述技术方案的改进之一，所述基于获得的每个斜距向的非均匀子段的声程差和斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿；具体包括：
通过频域补相的方法，基于获得的第i个斜距向的非均匀子段的声程差和第i个斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿：
Figure BDA0002106315860000032
其中，s′(τ)为N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿后的回波数据；ifft()为傅里叶反变换；f为斜距向频率变量；
基于对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿系统，该系统包括：数据获取模块、分段模块、处理模块和运动补偿模块；
所述数据获取模块，用于获取合成孔径声呐在整个大测绘带区域内接收地距向的回波数据；
所述分段模块，用于将获取的回波数据沿地距向均匀分成N段，通过地距向斜距映射，获得每个斜距向的非均匀子段的回波数据；
所述处理模块，用于根据横荡误差和升沉误差，计算每个斜距向的非均匀子段的声程差；
所述运动补偿模块，用于基于获得的每个斜距向的非均匀子段的声程差和斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
作为上述技术方案的改进之一，所述分段模块具体包括：
数据接收单元，用于接收地距向的回波数据；和
处理单元，用于根据合成孔径声呐斜距成像的距离压缩效应，通过将接收的地距向的回波数据沿地距向均匀分成N段，则第i个斜距向的非均匀子段的回波数据
Figure BDA0002106315860000041
Figure BDA0002106315860000042
其中，i表示第i个子段，1≤i≤N；
Figure BDA0002106315860000043
为合成孔径声呐在整个测绘带区域内接收地距向的回波数据；τ为时间变量；xb表示第i个子段的起始点，
Figure BDA0002106315860000044
xe表示第i个子段的终点，
Figure BDA0002106315860000045
Rmin为声呐测绘带最近端与声呐之间的距离，称为最短距离；h为声呐距底高度；u(τ)为阶跃函数；c为声速，c＝1500m/s；δx为每个地距向均匀分段的子段长度；
Figure BDA0002106315860000046
Rmax为声呐测绘带最远端与声呐之间的距离，称为最长距离。
作为上述技术方案的改进之一，所述处理模块具体包括：
根据公式(6)，以第i个斜距向的非均匀子段中心为参考距离，计算第i个斜距向的非均匀子段的声程差Δri：
Figure BDA0002106315860000047
其中，Δx为声呐运动产生的横荡误差；Δh为声呐运动产生的升沉误差；
作为上述技术方案的改进之一，所述运动补偿模块具体包括：
根据时域移位的方法，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿：
Figure BDA0002106315860000048
其中，s′(τ)为N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿后的回波数据，fc为载波频率，j为虚数单位；
基于对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
作为上述技术方案的改进之一，所述运动补偿模块具体包括：
根据频域补相的方法，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿：
Figure BDA0002106315860000051
其中，s′(τ)为N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿后的回波数据；ifft()为傅里叶反变换；f为斜距向频率变量；
基于对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
本发明相比于现有技术的有益效果在于：
本发明的方法可以有效消除大测绘带合成孔径声呐运动误差在斜距向引起的空变性影响，提高运动补偿的准确性，尤其对近处目标成像结果改善明显；同时计算量不大，便于实时操作。
附图说明
图1是本发明的一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿方法考虑存在横荡误差和升沉误差时成像声呐几何端射图；
图2是本发明的一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿方法采用的分段策略的示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明提出了一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿方法，该方法具体包括：
获取合成孔径声呐在整个大测绘带区域内接收地距向的回波数据；其中，所述整个测绘带区域具体包括：最短距离Rmin与最长距离Rmax之间的成像区域；其中，最短距离Rmin为声呐测绘带最近端与声呐之间的距离，称为最短距离；最长距离Rmax为声呐测绘带最远端与声呐之间的距离，称为最长距离。
将获取的回波数据沿地距向均匀分成N段，通过地距向斜距的映射，获得每个斜距向的非均匀子段的回波数据；具体包括：
利用合成孔径声呐斜距成像的距离压缩效应，通过将获取的地距向的回波数据沿地距向均匀分成N段，则第i个斜距向的非均匀子段的回波数据
Figure BDA0002106315860000061
Figure BDA0002106315860000062
其中，i表示第i个子段，1≤i≤N；
Figure BDA0002106315860000063
为合成孔径声呐在整个测绘带区域内接收地距向的回波数据；τ为时间变量；xb表示第i个子段的起始点，
Figure BDA0002106315860000064
xe表示第i个子段的终点，
Figure BDA0002106315860000065
Rmin为声呐测绘带最近端与声呐之间的距离，称为最短距离；h为声呐距底高度；u(τ)为阶跃函数；c为声速，c＝1500m/s；δx为每个地距向均匀分段的子段长度；
Figure BDA0002106315860000066
Rmax为声呐测绘带最远端与声呐之间的距离，称为最远距离。
根据横荡误差和升沉误差，计算每个斜距向的非均匀子段的声程差；具体地，
如图1所示，图1是合成孔径声呐成像几何端射图，在xoz坐标系下，假设某时刻声呐理想位置处于点A，坐标为(0，h)，由于横荡误差Δx和升沉误差Δh的影响，阵元实际处于点B，坐标为(-Δx，h+Δh)。在声呐波束照射范围内，存在某个目标M，坐标为(x，0)。在理想位置点A处的声呐与目标M的斜距为
Figure BDA0002106315860000067
而实际处于点B时的斜距为
Figure BDA0002106315860000068
将实际斜距与理想斜距之间的差值定义为声程差，则目标M与声呐之间的声程差可近似表示为
Figure BDA0002106315860000069
首先考虑存在横荡误差和升沉误差的情况下，运动误差在斜距向引起的空变效应。基于公式(3)可以发现，声程差不仅仅是关于横荡误差和升沉误差的函数，同时也是关于斜距的函数，不同斜距处的目标，声程差各不相同，这就是运动误差在斜距向引起的空变效应。对于窄测绘带合成孔径声呐，可以忽略声程差随目标斜距变化的空变特性，直接利用测绘带中心处的声程差对整个测绘带回波数据进行运动补偿。但对于大测绘带合成孔径声呐，近距和远距处的声程差相差较大，空变效应明显，不能简单地以测绘带中心处的声程差一概等效，需要区别处理不同斜距处的回波数据。
因此，对于大测绘带合成孔径声呐，以第i个斜距向的非均匀子段中心为参考距离，计算第i个斜距向的非均匀子段的声程差Δri为：
Figure BDA0002106315860000071
其中，Δx为声呐运动产生的横荡误差；Δh为声呐运动产生的升沉误差；
基于获得的每个斜距向的非均匀子段的声程差和斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。具体地，
通过时域移位的方法，基于获得的第i个斜距向的非均匀子段的声程差和第i个斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿：
Figure BDA0002106315860000072
其中，s′(τ)为N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿后的回波数据，fc为载波频率，j为虚数单位；τ为时间变量；
基于对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿；
或者通过频域补相的方法，基于获得的第i个斜距向的非均匀子段的声程差和第i个斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿：
Figure BDA0002106315860000073
其中，ifft()为傅里叶反变换；f为斜距向频率变量；
基于对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
基于补偿准确度和运算量的综合考虑，通常将最短距离Rmin与最长距离Rmax之间的成像区域沿斜距向均匀划分为多个斜距向的非均匀子段，当第i个斜距向的非均匀子段足够窄时，该子段对应的回波数据的声程差相差不大，可按照第i个斜距向的非均匀子段内中心点作为参考距离，计算第i个斜距向的非均匀子段的回波数据的声程差对该段回波数据一致补偿，这样大大节省了运算量，也非常方便。但是，按照斜距向均匀分段的策略，各子段的长度相同，空变性却差异较大。斜距向均匀分段对回波数据做一致的处理，势必会造成近距处的子段残留相对较大的补偿误差，因此有必要区别处理最短距离Rmin与最长距离Rmax的斜距向的非均匀子段。
由于运动误差引起的空变呈现“先快后慢”的规律，最短距离Rmin的斜距向的非均匀子段空变程度大于最长距离Rmax的斜距向的非均匀子段，为了顺应运动误差空变规律，实现更精确的运动补偿，应当缩短最短距离Rmin处空变性较大的子段长度，适当延长最长距离Rmax处空变性较小的子段长度，即采用非均匀分段策略，如图2所示，图2给出了分段策略的示意图，在地距向均匀分段的子段，映射到斜距向为非均匀的子段，其中，斜距向最短距离处的子段长度较短，记为Rmin，斜距向最大距离处的子段长度较长，记为Rmax。利用合成孔径声呐斜距成像的距离压缩效应，通过对地距向的回波数据沿地距向均匀分成N段，获得第i个斜距向的非均匀子段的回波数据。
利用合成孔径声呐斜距成像的距离压缩效应，通过对地距向的回波数据沿斜距向均匀分成N段，获取N个斜距向的非均匀子段。距离合成孔径声呐越近的斜距向的非均匀子段，在斜距向上的投影被压缩越严重，即缩短了最短距离Rmin处空变性较大的子段长度；距离合成孔径声呐较远的子段，由于其空变性较小，适当延长并不会带来太大影响。
本发明还提供了一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿系统，其特征在于，该系统包括：数据获取模块、分段模块、处理模块和运动补偿模块；
所述数据获取模块，用于获取合成孔径声呐在整个大测绘带区域内接收地距向的回波数据；
所述分段模块，用于将获取的回波数据沿地距向均匀分成N段，通过地距向斜距映射，获得每个斜距向的非均匀子段的回波数据；
所述分段模块具体包括：
数据接收单元，用于接收地距向的回波数据；和
处理单元，用于根据合成孔径声呐斜距成像的距离压缩效应，通过将接收的地距向的回波数据沿地距向均匀分成N段，则第i个斜距向的非均匀子段的回波数据
Figure BDA0002106315860000081
Figure BDA0002106315860000091
其中，i表示第i个子段，1≤i≤N；
Figure BDA0002106315860000092
为合成孔径声呐在整个测绘带区域内接收地距向的回波数据；τ为时间变量；xb表示第i个子段的起始点，
Figure BDA0002106315860000093
xe表示第i个子段的终点，
Figure BDA0002106315860000094
Rmin为声呐测绘带最近端与声呐之间的距离，称为最短距离；h为声呐距底高度；u(τ)为阶跃函数；c为声速，c＝1500m/s；δx为每个地距向均匀分段的子段长度；
Figure BDA0002106315860000095
Rmax为声呐测绘带最远端与声呐之间的距离，称为最长距离。
所述处理模块，用于根据横荡误差和升沉误差，计算每个斜距向的非均匀子段的声程差；
所述处理模块具体包括：
根据公式(6)，以第i个斜距向的非均匀子段中心为参考距离，计算第i个斜距向的非均匀子段的声程差Δri：
Figure BDA0002106315860000096
其中，Δx为声呐运动产生的横荡误差；Δh为声呐运动产生的升沉误差。
所述运动补偿模块，用于基于获得的每个斜距向的非均匀子段的声程差和斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
所述运动补偿模块具体包括：
根据时域移位的方法，基于获得的第i个斜距向的非均匀子段的声程差和第i个斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿：
Figure BDA0002106315860000097
其中，s′(τ)为N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿后的回波数据，fc为载波频率，j为虚数单位；
基于对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
所述运动补偿模块具体还包括：
根据频域补相的方法，基于获得的第i个斜距向的非均匀子段的声程差和第i个斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿：
Figure BDA0002106315860000101
其中，s′(τ)为N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿后的回波数据；ifft()为傅里叶反变换；f为斜距向频率变量；
基于对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿方法，其特征在于，该方法包括：
获取合成孔径声呐在整个大测绘带区域内接收地距向的回波数据；
将回波数据沿地距向均匀分成N段，通过地距向斜距映射，获得每个斜距向的非均匀子段的回波数据；
利用合成孔径声呐斜距成像的距离压缩效应，通过将获取的地距向的回波数据沿地距向均匀分成N段，则第i个斜距向的非均匀子段的回波数据
Figure FDA0002788867330000011
Figure FDA0002788867330000012
其中，i表示第i个子段，1≤i≤N；
Figure FDA0002788867330000013
为合成孔径声呐在整个测绘带区域内接收地距向的回波数据；τ为时间变量；xb表示第i个子段的起始点，
Figure FDA0002788867330000014
xe表示第i个子段的终点，
Figure FDA0002788867330000015
Rmin为声呐测绘带最近端与声呐之间的距离，称为最短距离；h为声呐距底高度；u(τ)为阶跃函数；c为声速，c＝1500m/s；δx为每个地距向均匀分段的子段长度；
Figure FDA0002788867330000016
Rmax为声呐测绘带最远端与声呐之间的距离，称为最长距离；
根据横荡误差和升沉误差，计算每个斜距向的非均匀子段的声程差；
以第i个斜距向的非均匀子段中心为参考距离，计算第i个斜距向的非均匀子段的声程差Δri为：
Figure FDA0002788867330000017
其中，Δx为声呐运动产生的横荡误差；Δh为声呐运动产生的升沉误差；
基于获得的每个斜距向的非均匀子段的声程差和斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于获得的每个斜距向的非均匀子段的声程差和斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿；具体包括：
通过时域移位的方法，基于获得的第i个斜距向的非均匀子段的声程差和第i个斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿：
Figure FDA0002788867330000021
其中，s′(τ)为N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿后的回波数据，fc为载波频率，j为虚数单位；
基于对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于获得的每个斜距向的非均匀子段的声程差和斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿；具体包括：
通过频域补相的方法，基于获得的第i个斜距向的非均匀子段的声程差和第i个斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿：
Figure FDA0002788867330000022
其中，s′(τ)为N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿后的回波数据；ifft()为傅里叶反变换；f为斜距向频率变量，fc为载波频率；
基于对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
4.一种合成孔径成像声呐斜距向非均匀分段补偿系统，其特征在于，该系统包括：数据获取模块、分段模块、声程差计算模块和运动补偿模块；
所述数据获取模块，用于获取合成孔径声呐在整个大测绘带区域内接收地距向的回波数据；
所述分段模块，用于将获取的回波数据沿地距向均匀分成N段，通过地距向斜距映射，获得每个斜距向的非均匀子段的回波数据；
所述分段模块具体包括：
数据接收单元，用于接收地距向的回波数据；和
处理单元，用于根据合成孔径声呐斜距成像的距离压缩效应，通过将接收的地距向的回波数据沿地距向均匀分成N段，则第i个斜距向的非均匀子段的回波数据
Figure FDA0002788867330000031
Figure FDA0002788867330000032
其中，i表示第i个子段，1≤i≤N；
Figure FDA0002788867330000033
为合成孔径声呐在整个测绘带区域内接收地距向的回波数据；τ为时间变量；xb表示第i个子段的起始点，
Figure FDA0002788867330000034
xe表示第i个子段的终点，
Figure FDA0002788867330000035
Rmin为声呐测绘带最近端与声呐之间的距离，称为最短距离；h为声呐距底高度；u(τ)为阶跃函数；c为声速，c＝1500m/s；δx为每个地距向均匀分段的子段长度；
Figure FDA0002788867330000036
Rmax为声呐测绘带最远端与声呐之间的距离，称为最长距离；
所述声程差计算模块，用于根据横荡误差和升沉误差，计算每个斜距向的非均匀子段的声程差；
所述声程差计算模块具体包括：
根据公式(6)，以第i个斜距向的非均匀子段中心为参考距离，计算第i个斜距向的非均匀子段的声程差Δri：
Figure FDA0002788867330000037
其中，Δx为声呐运动产生的横荡误差；Δh为声呐运动产生的升沉误差；
所述运动补偿模块，用于基于获得的每个斜距向的非均匀子段的声程差和斜距向的非均匀子段的回波数据，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述运动补偿模块具体包括：
根据时域移位的方法，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿：
Figure FDA0002788867330000038
其中，s′(τ)为N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿后的回波数据，fc为载波频率，j为虚数单位；
基于对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述运动补偿模块具体包括：
根据频域补相的方法，对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿：
Figure FDA0002788867330000041
其中，s′(τ)为N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿后的回波数据；ifft()为傅里叶反变换；f为斜距向频率变量；
基于对N个斜距向的非均匀子段的回波数据进行运动补偿，从而实现整个测绘带区域内的接收的地距向的回波数据的运动补偿。
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