ES2421321B2 - EMPLOYMENT OF PSEUDO-ORTOGONAL SEQUENCES IN PHASED ARRAY SYSTEMS FOR SIMULTANEOUS EXPLORATION IN MULTIPLE DIRECTIONS - Google Patents

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Abstract

Se propone el uso de las técnicas phased array con una excitación codificada a partir de un conjunto de secuencias pseudo-ortogonales, como por ejemplo las derivadas de secuencias pseudoaleatorias o de CSS (Complementary Sets of Sequences), así como su posterior etapa de proceso, todo lo cual permite obtener imágenes del entorno con elevada resolución a partir de una única emisión que simultáneamente abarca múltiples direcciones diferenciadas del entorno, a diferencia de los sistemas phased array clásicos que precisan de una emisión por cada sector a inspeccionar. Esta invención introduce un nuevo método de excitación de los elementos del array y post-procesamiento de los ecos recibidos que incrementa la velocidad de generación de imágenes, así como la distancia máxima a inspeccionar manteniendo la calidad de la imagen.We propose the use of phased array techniques with an encoded excitation from a set of pseudo-orthogonal sequences, such as those derived from pseudo-random or CSS sequences (Complementary Sets of Sequences), as well as their subsequent process stage, all of which allows to obtain images of the environment with high resolution from a single emission that simultaneously covers multiple differentiated directions of the environment, unlike the classic phased array systems that require an emission for each sector to be inspected. This invention introduces a new method of excitation of the array elements and post-processing of the received echoes that increases the speed of image generation, as well as the maximum distance to be inspected while maintaining the image quality.

Description

Empleo de secuencias pseudo-ortogonales en sistemas phased array para exploración simultánea en múltiples direcciones Use of pseudo-orthogonal sequences in phased array systems for simultaneous multi-direction scanning

Sector de la técnica Technical sector

La invención pertenece al área técnica de la tecnología electrónica y dentro de esta área, y atendiendo a su aplicación, se encuadra en el campo de los sistemas sensoriales que usan la técnica phased array para exploración (por ejemplo escáneres ultrasónicos, radar, o de tipo similar). The invention belongs to the technical area of electronic technology and within this area, and according to its application, falls within the field of sensory systems that use the phased array technique for exploration (for example ultrasonic scanners, radar, or type Similary).

Estado de la técnica State of the art

La tecnología phased array (pa) convencional está muy extendida en el campo de la imagen médica y ensayos no destructivos (end) para obtener imágenes con elevada resolución [kisslo, j.; vonramm, o.; & thurstone, f., "cardiac imaging using a phased array ultrasound system", ii. Clinical technique and application. Circulation, vol.53(2), pp.262267, febrero 1976.] [m. Parrilla, p. Nevado, a. Ibañez, j. Camacho, j. Brizuela, and c. Fritsch, "ultrasonic imaging of solid railway wheels", in proceedings of the ieee ultrasonics symposium, pp.414-417. Beijing, china, noviembre 2008.]. Esta técnica permite obtener imágenes con resolución milimétrica, pero con profundidad de penetración de pocos centímetros. Sin embargo, el desarrollo de sistemas de imágenes en 3d, así como la necesidad de representar sistemas con movimiento como el latido del corazón, genera la necesidad de incrementar la tasa de generación de imágenes. Conventional phased array (pa) technology is widespread in the field of medical imaging and non-destructive testing (end) to obtain high resolution images [kisslo, j .; vonramm, or .; & thurstone, f., "cardiac imaging using a phased array ultrasound system", ii. Clinical technique and application. Circulation, vol.53 (2), pp. 262267, February 1976.] [m. Grill, p. Snowy, a. Ibañez, j. Camacho, j. Brizuela, and c. Fritsch, "ultrasonic imaging of solid railway wheels", in proceedings of the ieee ultrasonics symposium, pp. 414-417. Beijing, China, November 2008.]. This technique allows to obtain images with millimeter resolution, but with penetration depth of a few centimeters. However, the development of 3D imaging systems, as well as the need to represent systems with movement such as the heartbeat, generates the need to increase the imaging rate.

Con el objetivo de mejorar la tasa de imagen se han desarrollado los sistemas de apertura sintética (sa) [lockwood, g.r.; talman, j.r.; brunke, s.s.; "real-time 3-d ultrasound imaging using sparse synthetic aperture beamforming," ieee t ultrason ferr, vol.45, no.4, pp.980-988, julio 1998]. A pesar del notable aumento de velocidad en comparación con técnicas pa convencionales, todavía es necesaria más de una emisión para generar la imagen. Por otra parte, la relación señal a ruido y por tanto la profundidad de penetración obtenida con las técnicas de sa, se ve deteriorada ya que cada emisión se realiza con un único elemento. In order to improve the image rate, synthetic opening systems (sa) [lockwood, g.r .; talman, j.r .; brunke, s.s .; "real-time 3-d ultrasound imaging using sparse synthetic aperture beamforming," ieee t ultrasonic ferr, vol.45, no.4, pp. 980-988, July 1998]. Despite the notable increase in speed compared to conventional pa techniques, more than one emission is still necessary to generate the image. On the other hand, the signal-to-noise ratio and therefore the depth of penetration obtained with sa techniques, is deteriorated since each emission is made with a single element.

Esta invención propone incrementar la tasa de imagen y la profundidad de penetración en los sistemas de imagen ultrasónica, u otros que usen pa, combinando la tecnología pa con secuencias pseudo-ortogonales utilizadas en sistemas cdma (code division for multiple access). La codificación de la señal emitida cdma ha sido un recurso muy efectivo, junto con la multiplexación en frecuencia fdma (frequency division for multiple access), para trabajar en entornos multiusuario permitiendo que todos emitan en el mismo instante de tiempo. [m. Peca, "ultrasonic localization of mobile robot using active beacons and code correlation," eurobot, vol.82, pp.63-70, 2009.] [jörg, k.-w., & berg, m., " mobile robot sonar sensing with pseudo-random codes", in proceedings of the ieee internationalconference on robotics and automation leuven, bélgica 1998.] [pérez, m. Del c., j. Ureña, á. Hernández, f. J. Álvarez, This invention proposes to increase the image rate and penetration depth in ultrasonic imaging systems, or others that use pa, combining pa technology with pseudo-orthogonal sequences used in cdma (code division for multiple access) systems. The coding of the emitted cdma signal has been a very effective resource, along with the frequency division for multiple access multiplexing, to work in multi-user environments allowing everyone to broadcast at the same time. [m. Peca, "ultrasonic localization of mobile robot using active beacons and code correlation," eurobot, vol.82, pp.63-70, 2009.] [jörg, k.-w., & berg, m., "Mobile robot sonar sensing with pseudo-random codes ", in proceedings of the ieee internationalconference on robotics and automation leuven, belgium 1998.] [pérez, m. From c., J. Urena, á. Hernandez, f. J Alvarez,

a. Jiménez, and c. De marziani, "efficient correlator for ls codes generated from orthogonal css", ieee communications letters, vol.12(10), pp.764-766, octubre 2008.] [hernández, á., j. Ureña, m. Mazo, j. J. García, a.Jiménez, j. A. Jiménez, m. Del c. Pérez, f. J. Álvarez, c. De marziani, j. P. Derutin, et al., "advanced adaptive sonar for mapping applications", journal of intelligent & robotic systems., vol.55, pp.81-106, octubre 2009.]. Como demuestran los trabajos anteriores, para conseguir emisión y recepción simultánea de los distintos elementos que forman la estructura sensorial, se asigna a cada uno de ellos una secuencia pseudo-ortogonal que lo identifique unívocamente. Por lo tanto las secuencias utilizadas deben cumplir unas propiedades de pseudo-ortogonalidad como es el caso de los códigos kasami, los conjuntos de secuencias complementarias (css) y códigos derivados. Se entiende por pseudo-ortogonalidad cuando la auto-correlación (ac) de cualquiera de las secuencias consideradas presenta un máximo muy marcado para desplazamiento nulo en relación al resto de valores, y la correlación cruzada to. Jiménez, and c. De marziani, "efficient correlator for ls codes generated from orthogonal css", ieee communications letters, vol.12 (10), pp. 764-766, October 2008.] [hernández, á., J. Urena, m. Gavel, j. J. García, a.Jiménez, j. A. Jiménez, m. From c. Pérez, f. J. Álvarez, c. From Marziani, j. P. Derutin, et al., "Advanced adaptive sonar for mapping applications", journal of intelligent & robotic systems., Vol.55, pp. 81-106, October 2009.]. As the previous works demonstrate, in order to achieve simultaneous emission and reception of the different elements that form the sensory structure, each of them is assigned a pseudo-orthogonal sequence that uniquely identifies it. Therefore, the sequences used must comply with pseudo-orthogonality properties, such as kasami codes, complementary sequence sets (css) and derived codes. Pseudo-orthogonality is understood when the self-correlation (ac) of any of the sequences considered has a very marked maximum for zero displacement in relation to the rest of the values, and the cross correlation

(cc) presenta valores muy bajos para cualquier desplazamiento en relación al máximo de auto-correlación. (cc) has very low values for any displacement in relation to the maximum auto-correlation.

En sistemas destinados a imágenes médicas también se han utilizado secuencias codificadas junto con sistemas phased array, pero con el objetivo de mejorar la relación señal a ruido snr sin aumentar la potencia emitida al paciente. [m. O’donnell, "coded excitation system for improving the penetration of real-time phased array imaging systems", ieee t ultrason ferr, vol.39, pp.341–351, mayo 1992] [t. Toosi and h. Behnam, "combined pulse compression and adaptive beamforming in coded excitation ultrasound medical imaging", in proceedings of the international conference on signal processing systems, pp.210-214, mayo 2009]. Además, en [y. Avrithis, a. Delopoulos y g. Papageorgiou, "ultrasonic array imaging using cdma techniques", in proceedings of the ix european signal processing conference (eusipco '98), pp.681-684, grecia, septiembre 1998] se propone un sistema pa combinado con secuencias-m para adquirir en paralelo señales de varias direcciones. Sin embargo en este trabajo no es posible inspeccionar todas las direcciones con una única emisión, sino que requiere varias emisiones al no disponer de suficientes secuencias pseudo-ortogonales con baja correlación cruzada entre sí. Así, la técnica utilizada para finalmente inspeccionar las distintas direcciones del entorno es tdma (time division for multiple access). In systems for medical imaging, encoded sequences have also been used together with phased array systems, but with the aim of improving the signal to noise ratio snr without increasing the power emitted to the patient. [m. O'donnell, "coded excitation system for improving the penetration of real-time phased array imaging systems", ieee ultrasound ferr, vol.39, pp.341–351, May 1992] [t. Toosi and h. Behnam, "combined pulse compression and adaptive beamforming in coded excitation ultrasound medical imaging", in proceedings of the international conference on signal processing systems, pp. 210-214, May 2009]. Also, in [and. Avrithis, a. Delopoulos and g. Papageorgiou, "ultrasonic array imaging using cdma techniques", in proceedings of the ix european signal processing conference (eusipco '98), pp.681-684, greece, september 1998] proposes a pa system combined with m-sequences to acquire in Parallel signals from several directions. However, in this work it is not possible to inspect all directions with a single emission, but it requires several emissions as there are not enough pseudo-orthogonal sequences with low cross correlation with each other. Thus, the technique used to finally inspect the different directions of the environment is tdma (time division for multiple access).

Esta invención reduce al mínimo el número de emisiones secuenciales necesarias para generar la imagen, bastando una única emisión para el escaneado de todo el sector angular deseado manteniendo el número de líneas de escaneado de la imagen. Se describe la posibilidad de dirigir o deflectar el haz en múltiples ángulos This invention minimizes the number of sequential emissions necessary to generate the image, a single emission is sufficient for scanning the entire desired angular sector while maintaining the number of image scanning lines. The possibility of directing or deflecting the beam at multiple angles is described.

simultáneamente gracias a las propiedades de pseudo-ortogonalidad de las secuencias emitidas. Así, se permite inspeccionar el entorno y obtener una imagen del mismo con una única emisión, mejorando la relación señal a ruido del sistema snr y la tasa de generación de imágenes; a la vez que se mantiene el número de líneas de escaneado. simultaneously thanks to the pseudo-orthogonality properties of the emitted sequences. Thus, it is possible to inspect the environment and obtain an image of it with a single emission, improving the signal to noise ratio of the snr system and the image generation rate; while maintaining the number of scan lines.

Explicación Explanation

Los sistemas phased arrays permiten deflectar el haz o cambiar la dirección del lóbulo principal del sistema sensorial modificando los retardos de activación de cada uno de los elementos que constituye el array. El cálculo de los retardos para la deflexión queda definido por la ecuación (1) [smith, s.; pavy, h.g.jr.; von ramm, o.t., "high-speed ultrasound volumetric imaging system. I. Transducer design and beam steering", ieee t ultrason ferr, vol.38, no.2, pp.100 –108, marzo 1991]. Siendo c la velocidad del sonido, ot(n,8i) el retardo en la emisión, que es función de la distancia entre los elementos o pitch (d) y del ángulo de deflexión 8i, donde i=[1,...,l] representan las distintas direcciones o sectores angulares del entorno que se van a escanear. La variable n toma valores n=[0, ±1, ±2,…, ±n/2] para los elementos del array equi-espaciados en ambas direcciones al elemento central. En la ecuación (1) se incluye un retardo inicial t0 para evitar retardos negativos. Phased arrays allow deflecting the beam or changing the direction of the main lobe of the sensory system by modifying the activation delays of each of the elements that constitute the array. The calculation of delays for deflection is defined by equation (1) [smith, s .; pavy, h.g.jr .; von ramm, o.t., "high-speed ultrasound volumetric imaging system. I. Transducer design and beam steering", ieee t ultrason ferr, vol.38, no.2, pp. 100-108, March 1991]. Being c the speed of sound, ot (n, 8i) the delay in the emission, which is a function of the distance between the elements or pitch (d) and the angle of deflection 8i, where i = [1, ..., l] represent the different directions or angular sectors of the environment to be scanned. The variable n takes values n = [0, ± 1, ± 2,…, ± n / 2] for the array elements equi-spaced in both directions to the central element. Equation (1) includes an initial delay t0 to avoid negative delays.

Lt(n,8i)=n· d ·Sin 8i+T0Lt (n, 8i) = n · d · Sin 8i + T0

c C

(1) (one)

En los sistemas convencionales cada uno de los elementos es excitado por un pulso con el retardo ot(n,8i) correspondiente al ángulo de deflexión (8i) y al elemento (n), consiguiendo un frente de onda cuya dirección de propagación es 8i. Este proceso se lleva a cabo por cada una de las direcciones que se desee escanear 8i y que dan lugar a l líneas (a-scan) que conforman la imagen del entorno (b-scan). Por cada línea de la imagen es necesario realizar una emisión con todos los elementos del array, por tanto el tiempo necesario para obtener una imagen con l líneas viene dado por (2). Donde rmax es la distancia máxima de inspección, l el número de líneas que forman la imagen, tpulso el tiempo necesario para emitir el pulso usado para la excitación de los elementos y c la velocidad de propagación de la señal emitida (sonido, radiofrecuencia,…). In conventional systems each of the elements is excited by a pulse with the delay ot (n, 8i) corresponding to the angle of deflection (8i) and the element (n), obtaining a wavefront whose direction of propagation is 8i. This process is carried out by each of the addresses that you want to scan 8i and that give rise to the lines (a-scan) that make up the image of the environment (b-scan). For each line of the image it is necessary to make an emission with all the elements of the array, therefore the time required to obtain an image with the lines is given by (2). Where rmax is the maximum inspection distance, l the number of lines that make up the image, tpulso the time needed to emit the pulse used for the excitation of the elements and c the propagation speed of the emitted signal (sound, radio frequency, ...) .

rmaxrmax

Timagen=l· (tpulso+2· )Timagen = l · (tpulso + 2 ·)

C (2) C (2)

En el sistema propuesto, en lugar de pulsos, se utilizan k secuencias pseudo-ortogonales distintas para excitar los elementos del array. La codificación de la señal (ultrasónica u otra) permite que con una única emisión se inspeccione todo el entorno, deflectando el haz en los l ángulos simultáneamente. Para ello se asigna una secuencia pseudo-ortogonal a cada uno de los sectores angulares (l=k). Gracias a sus propiedades de auto-correlación (ac) y correlación cruzada (cc) es posible discernir el sector angular del que provienen los ecos tras un proceso de correlación que se lleva a cabo en la etapa de recepción. In the proposed system, instead of pulses, different pseudo-orthogonal sequences are used to excite the array elements. The coding of the signal (ultrasonic or other) allows the entire environment to be inspected with a single emission, deflecting the beam at the angles simultaneously. For this, a pseudo-orthogonal sequence is assigned to each of the angular sectors (l = k). Thanks to its auto-correlation (ac) and cross-correlation (cc) properties, it is possible to discern the angular sector from which the echoes come after a correlation process that takes place at the reception stage.

En las técnicas clásicas, para poder deflectar el haz en un sector angular determinado todos los elementos del array deben ser activados, cada uno en su instante correspondiente según (1). En el caso propuesto se desea deflectar el haz simultáneamente en l=k sectores angulares, asignando una secuencia distinta a cada sector angular. Por ello cada elemento del array emisor emite la suma de k secuencias diferentes; cada una de ellas con el retardo correspondiente al sector angular asignado ot(n,8i). Si a cada sector 8i se le asigna la secuencia si, el enésimo elemento del array emitirá la señal sen (3). En este esquema de emisión, que en adelante se denomina esquema 1, hay una secuencia diferente para cada sector angular l=k, de forma que el número de secuencias pseudoortogonales disponibles limitará el número de líneas o sectores angulares que constituyen la imagen. Dichas secuencias pueden ser moduladas para adaptar la señal emitida al ancho de banda disponible. In classical techniques, to be able to deflect the beam in a given angular sector, all the elements of the array must be activated, each in its corresponding moment according to (1). In the proposed case it is desired to deflect the beam simultaneously in l = k angular sectors, assigning a different sequence to each angular sector. Therefore, each element of the emitting array emits the sum of k different sequences; each of them with the delay corresponding to the angular sector assigned ot (n, 8i). If each sector 8i is assigned the sequence yes, the nth element of the array will emit the signal sen (3). In this emission scheme, hereinafter referred to as scheme 1, there is a different sequence for each angular sector l = k, so that the number of available pseudo-orthogonal sequences will limit the number of angular lines or sectors that constitute the image. Said sequences can be modulated to adapt the emitted signal to the available bandwidth.

k k

Sen = L si(t-Lt(n,8i)) Sen = L si (t-Lt (n, 8i))

I=1 I = 1

(3) (3)

Teniendo presente que la pseudo-ortogonalidad de las secuencias es aplicable tanto al proceso de emisión como al de recepción, se propone un proceso de emisión más elaborado que mejora la calidad de la imagen, en adelante esquema 2. Esta mejora se apoya en un post-procesado de la señal recibida en un array de nrx elementos receptores que permite dividir la recepción también en p sectores sfj [j=1,…,p], como se explicará a continuación. La principal diferencia con el esquema 1 es que en el esquema 2 se permite asignar una misma secuencia si a distintos sectores angulares de emisión, que son 8i, 8i+k, 8i+2k, … siempre que estos sectores de emisión a los que han sido asignadas las secuencias repetidas estén dentro de distintos sectores de recepción s�j. Por tanto en el esquema 2, cada elemento emitirá l señales (las k secuencias repetidas p veces), cada una con un retardo distinto ot(n,8i), según el sector angular 8i que le corresponda con [i=1,…,l] y l=k·p, según (4). Bearing in mind that the pseudo-orthogonality of the sequences is applicable to both the emission process and the reception process, a more elaborate emission process is proposed that improves the image quality, hereinafter Scheme 2. This improvement is supported by a post -processing of the received signal in an array of nrx receiver elements that allows to divide the reception also into p sectors sfj [j = 1, ..., p], as will be explained below. The main difference with scheme 1 is that in scheme 2 it is possible to assign the same sequence if to different angular emission sectors, which are 8i, 8i + k, 8i + 2k,… provided that these emission sectors to which they have The repeated sequences have been assigned within different reception sectors. Therefore in scheme 2, each element will emit l signals (the k sequences repeated p times), each with a different delay ot (n, 8i), according to the angular sector 8i corresponding to [i = 1,…, l] and l = k · p, according to (4).

l=p·k l = p · k

Sen = Lsi(t-Lt(n,8i)) Sen = Lsi (t-Lt (n, 8i))

I=1 I = 1

(4) (4)

El esquema 2 permite incrementar el número de líneas de la imagen, lo que supone una calidad de la imagen superior a la obtenida con el esquema 1. En este caso se cumple l>k, es decir, el número de secuencias pseudoortogonales disponibles en el conjunto considerado k, no limitará el número de líneas escaneadas o sectores angulares que constituyen la imagen. A pesar de que se repita la emisión de secuencias, como las secuencias repetidas pertenecen a distintos sectores de recepción se puede inspeccionar todo el entorno con una única emisión al igual que en el esquema 1. Para distinguir entre sectores con igual codificación, en el esquema 2 es necesario utilizar un array de nrx elementos. Cada uno de ellos recibirá un eco rm al cual se le aplicará un retardo ot(m,fj) con [j=1,…,p], por cada ángulo de deflexión considerado en recepción fj. La suma de las señales nrx recibidas, con los p retardos correspondientes a cada ángulo de recepción fj generan los p sectores de recepción s �j según (5). Scheme 2 allows to increase the number of lines of the image, which means that the image quality is superior to that obtained with scheme 1. In this case, l> k is fulfilled, that is, the number of pseudo-orthogonal sequences available in the set considered k, will not limit the number of scanned lines or angular sectors that constitute the image. Although the emission of sequences is repeated, as the repeated sequences belong to different reception sectors, the entire environment can be inspected with a single emission as in scheme 1. To distinguish between sectors with the same coding, in the scheme 2 it is necessary to use an array of nrx elements. Each of them will receive an echo rm to which a delay ot (m, fj) with [j = 1, ..., p] will be applied, for each angle of deflection considered in reception fj. The sum of the received nrx signals, with the p delays corresponding to each reception angle fj generate the p reception sectors s �j according to (5).

nrx nrx

S �j = Lrm(t-Lt(m,� j)) S �j = Lrm (t-Lt (m, � j))

M=1 M = 1

(5) (5)

Cada sector de recepción sfj cubre k sectores de emisión, [8k·(j-1)+1,…, 8k·j]. Por tanto, la imagen final tendrá l = k·p líneas a-scan. Para generar las l líneas a-scan de la imagen final se recorrerán los p sectores de recepción, buscando en cada uno de ellos, las k líneas que abarca mediante un banco de k correladores. Todos los bancos de correladores se realizarán con las mismas k secuencias pseudo-ortogonales utilizadas en emisión, que se denominan sk donde [k=1,…,k]. De esta forma, para generar las k líneas a-scan correspondientes al sector j-ésimo de recepción lj,k con [k=1,…,k], es necesario correlar dicho sector de recepción, sfj, con las k secuencias pseudoortogonales según (6). En esta expresión li alude la línea i-ésima de la imagen b-scan final [i=1,…, l]. Each receiving sector sfj covers k broadcasting sectors, [8k · (j-1) + 1,…, 8k · j]. Therefore, the final image will have l = k · p a-scan lines. To generate the l-a-scan lines of the final image, the p reception sectors will be traversed, searching in each of them, the k lines that it covers through a bank of k correlators. All correlator banks will be made with the same k pseudo-orthogonal sequences used in emission, which are called sk where [k = 1, ..., k]. Thus, in order to generate the k-a-scan lines corresponding to the jth reception sector lj, k with [k = 1, ..., k], it is necessary to correlate said reception sector, sfj, with the k pseudo-orthogonal sequences according to (6). In this expression li refers to the ith line of the final b-scan image [i = 1,…, l].

L(k+(j-1)·k)=Lj,k=S �j(Sk con [k=1,…, k] y [j=1,…, p] L (k + (j-1) · k) = Lj, k = S �j (Sk with [k = 1,…, k] and [j = 1,…, p]

(6) (6)

Este proceso se repite para los p sectores de recepción obteniendo las l=k·p líneas que conforman la imagen bscan. This process is repeated for the p reception sectors obtaining the l = k · p lines that make up the bscan image.

Con este algoritmo el tiempo necesario para generar una imagen con l líneas viene dado por (5). Donde rmax es la distancia máxima de inspección, tsecuencia el tiempo necesario para emitir las secuencias pseudo-ortogonales usadas para excitar los elementos, y c la velocidad de la señal empleada (sonido, rf,…). With this algorithm the time required to generate an image with the lines is given by (5). Where rmax is the maximum inspection distance, the time required to emit the pseudo-orthogonal sequences used to excite the elements, and c the speed of the signal used (sound, rf, ...).

rmaxT'imagen= Tsecuencia + 2· CrmaxT'imagen = Sequence + 2 · C

(7)  (7)

Comparando las ecuaciones (2) y (7) se observa que, a diferencia de los sistemas convencionales, en el sistema propuesto el tiempo necesario para generar la imagen no depende de la calidad de la misma. Dividiendo las ecuaciones (2) y (7) se obtiene la relación entre las velocidades de generación de imágenes entre los dos sistemas (8), donde la aproximación se obtiene considerando despreciable el tiempo necesario para emitir el pulso en técnicas convencionales. A partir de (8) es posible concluir que, manteniendo fija la longitud de la secuencia, cuanto mayores sean la distancia máxima a inspeccionar (rmax) y la calidad de la imagen requerida (número de líneas=l), mayor velocidad de generación de imágenes se obtendrá en comparación con las técnicas clásicas. Comparing equations (2) and (7) it is observed that, unlike conventional systems, in the proposed system the time needed to generate the image does not depend on the quality of it. By dividing equations (2) and (7) the relationship between the rates of image generation between the two systems (8) is obtained, where the approximation is obtained considering the time needed to emit the pulse in conventional techniques negligible. From (8) it is possible to conclude that, keeping the length of the sequence fixed, the greater the maximum distance to be inspected (rmax) and the quality of the required image (number of lines = l), the greater the speed of generation of Images will be obtained in comparison with classical techniques.

1 c·tpulso1 t · pulse

/ ) 2+/) 2+

' L·(tpulso +2· rmax 1 'L · (tpulso + 2 · rmax 1

= = =l· �L. = = = l · �L.

1 2+ c·tsecuencia 1+ c·tsecuencia1 2+ c · tsequence 1+ c · tsequence

V'imagen timagen C Rmax V'imagen timagen C Rmax

vimagen / Tsecuencia+2· rmax vimagen / Frequency + 2 · rmax

timagen' C timagen 'C

Rmax 2.rmax Rmax 2.rmax

(8) (8)

Descripción de los dibujos Description of the drawings

La figura 1 muestra el diagrama de bloques de la etapa de emisión, con el banco de retardos (1.1) que permite deflectar el haz en cada uno de los sectores angulares y el array de elementos emisores [n= 1,…,n] (1.2). Se representan a continuación los dos esquemas de emisión considerados, esquema 1 (1.3.a) y esquema 2 (1.3.b). En el esquema 1 (1.3.a) se emiten, k secuencias pseudo-ortogonales sk con [k=1,…,k], asignando una a cada uno de los sectores angulares que se desean inspeccionar 8i con [i=1,…,l]. En este caso se considera que el número de secuencias pseudo-ortogonales emitidas k y el número de sectores l en los que se divide la imagen es el mismo (l=k). Figure 1 shows the block diagram of the emission stage, with the delay bank (1.1) that allows deflecting the beam in each of the angular sectors and the array of emitting elements [n = 1,…, n] ( 1.2). The two emission schemes considered are shown below, scheme 1 (1.3.a) and scheme 2 (1.3.b). In scheme 1 (1.3.a), pseudo-orthogonal sequences sk with [k = 1, ..., k] are emitted, assigning one to each of the angular sectors that are to be inspected 8i with [i = 1, ... , l]. In this case, the number of pseudo-orthogonal sequences emitted k and the number of sectors l in which the image is divided is considered to be the same (l = k).

En el esquema 2 (1.3.b), el número de sectores angulares l en los que se divide la imagen es mayor que el número de secuencias pseudo-ortogonales emitidas k (l>k). En este caso se asigna la misma secuencia si a distintos sectores angulares 8i, 8i+k, 8i+2k,… que luego se hacen coincidir con distintos sectores de recepción sfj. In scheme 2 (1.3.b), the number of angular sectors l into which the image is divided is greater than the number of pseudo-orthogonal sequences emitted k (l> k). In this case the same sequence is assigned if to different angular sectors 8i, 8i + k, 8i + 2k, ... which are then made to coincide with different sectors of sfj reception.

La figura 2 muestra la etapa de recepción y post-procesamiento de la señal necesaria para generar la imagen b-scan del entorno, utilizando el esquema de emisión 2. En (2.1) se muestran los sectores de recepción sfj con [j=1,…,p], cada sector de recepción cubre k sectores de emisión [8k·(j-1)+1 ,…, 8k·j]. Para generar dichos sectores de recepción, es necesario retardar las señales recibidas rm en los nrx elementos del array receptor (2.2) con un banco de retardos ot(m,fj) [m=1,…, nrx] (2.3), uno por cada ángulo de deflexión considerado en recepción fj , [j=1,…p]. Figure 2 shows the stage of reception and post-processing of the signal necessary to generate the b-scan image of the environment, using the emission scheme 2. In (2.1) the sfj reception sectors are shown with [j = 1, …, P], each reception sector covers k broadcast sectors [8k · (j-1) +1,…, 8k · j]. To generate said reception sectors, it is necessary to delay the received signals rm in the nrx elements of the receiver array (2.2) with a delay bank ot (m, fj) [m = 1,…, nrx] (2.3), one per each angle of deflection considered in reception fj, [j = 1,… p].

La suma de las señales nrx recibidas, con los p retardos correspondientes a cada ángulo de recepción fj generan los p sectores de recepción sfj. Finalmente, en (2.5) se representa la imagen b-scan obtenida tras los bancos de correladores (2.4). Cada uno de ellos proporciona, k líneas a-scan por cada sector de recepción sfj proporcionando las l=k·p líneas de la imagen final. The sum of the received nrx signals, with the p delays corresponding to each reception angle fj generate the p reception sectors sfj. Finally, in (2.5) the b-scan image obtained after the correlator banks (2.4) is represented. Each of them provides, k a-scan lines for each sfj reception sector providing the l = k · p lines of the final image.

Modo de realización Embodiment

En la figura1 se muestra la etapa de emisión, donde se generan k secuencias pseudo-ortogonales sk con [k=1,…,k]. A continuación se aplicará un banco de retardos ot(n,8i) (1.1) por cada sector angular que se desea inspeccionar 8i. A cada sector 8i se le asigna la secuencia si, de forma que cada elemento del array de emisores (1.2) emitirá la suma de las k secuencias pseudo-ortogonales, cada una con sus retardos correspondientes. Si el número de sectores a inspeccionar es igual al número de secuencias pseudo-ortogonales disponibles (k=l), se obtiene el esquema de emisión 1 (1.3.a) en el que la resolución de la imagen dependerá del número de secuencias pseudoortogonales disponibles. Si el número de sectores es superior al número de secuencias (l>k), apoyándose en la etapa de recepción que se muestra en la figura 2, se obtiene el esquema de emisión 2 (1.3.b). En el esquema 2 el número de líneas de la imagen l no depende del número de secuencias disponibles k, ya que gracias al procesado de los ecos recibidos en la etapa de recepción es posible repetir secuencias, es decir, asignar una misma secuencia a varios sectores de inspección 8i diferentes. Figure 1 shows the emission stage, where k pseudo-orthogonal sequences sk are generated with [k = 1,…, k]. A delay bank ot (n, 8i) (1.1) will then be applied for each angular sector that 8i is to be inspected. Each sector 8i is assigned the sequence if, so that each element of the emitter array (1.2) will emit the sum of the pseudo-orthogonal sequences, each with its corresponding delays. If the number of sectors to be inspected is equal to the number of available pseudo-orthogonal sequences (k = l), the emission scheme 1 (1.3.a) is obtained in which the image resolution will depend on the number of available pseudo-orthogonal sequences . If the number of sectors is greater than the number of sequences (l> k), based on the reception stage shown in Figure 2, the emission scheme 2 (1.3.b) is obtained. In scheme 2 the number of lines of the image l does not depend on the number of available sequences k, since thanks to the processing of the echoes received at the reception stage it is possible to repeat sequences, that is, assign the same sequence to several sectors 8i different inspection.

Para evitar confusión entre los sectores que tengan las mismas secuencias, es necesario asignarlos a diferentes sectores de recepción (2.1). Para generar dichos sectores de recepción es necesario retardar las señales recibidas rm en cada uno de los elementos del array receptor [m=1,…, nrx] (2.2), mediante un banco de retardos ot(m,fj) (2.3). Para generar la señal de cada sector de recepción sfj [j=1,…p], la señal recibida rm en cada elemento del array receptor será retrasada según el ángulo fj del sector de recepción correspondiente y a continuación se sumarán las nrx señales retardadas. Así se obtendrá una señal por cada sector de recepción sfj. En (2.4) se aplica un banco de correladores a cada una de las p señales de los sectores de recepción sfj, el banco de correladores lo conformarán las k secuencias pseudo-ortogonales disponible que fueron incluidas dentro de dicho sector de recepción. De esta forma, se obtienen las l=k·p líneas a-scan que conforman la imagen b-scan final (2.5). To avoid confusion between the sectors that have the same sequences, it is necessary to assign them to different reception sectors (2.1). To generate said reception sectors, it is necessary to delay the received signals rm in each of the elements of the receiving array [m = 1,…, nrx] (2.2), by means of a delay bank ot (m, fj) (2.3). To generate the signal from each receiving sector sfj [j = 1,… p], the received signal rm in each element of the receiving array will be delayed according to the angle fj of the corresponding receiving sector and then the delayed nrx signals will be added. Thus a signal will be obtained for each sector of sfj reception. In (2.4) a correlator bank is applied to each of the p signals of the sfj reception sectors, the correlator bank will be made up of the available pseudo-orthogonal sequences that were included within said reception sector. In this way, the l = k · p a-scan lines that make up the final b-scan image (2.5) are obtained.

A modo de ejemplo, se considera un sistema ultrasónico en aire (con c=340m/s) con una distancia máxima de rmax=1m y l=32 líneas, con lo que el tiempo necesario para una línea corresponde a tlínea=5,9 ms, suponiendo despreciable el tiempo de duración del pulso, y por tanto el tiempo en obtener la imagen de 32 líneas timagen=32·tlínea=189 ms. Con el sistema propuesto, se van a suponer cuatro sectores de recepción. Así, con k=8 secuencias ls pseudo-ortogonales de longitud 2303 bits bastaría con codificar las emisiones en 8+8+8+8=32 sectores. En la recepción se usa una frecuencia de muestreo fs=1.6 mhz y un factor de sobremuestreo, sb=20, es decir, se está trabajando a una frecuencia central de f0=80 khz. El tiempo necesario para emitir una secuencia es tsecuencia=28,8 ms, de forma que el tiempo necesario para obtener la imagen es t’imagen=tsecuencia + tlínea=34,7 ms. En este caso se concluye que la velocidad obtenida utilizando codificación se multiplica por un factor mayor de 5 en comparación con técnicas convencionales. En el mismo ejemplo, usando 8 secuencias kasami pseudo-ortogonales de 63 bits la tasa de obtención de imágenes se multiplica por 28. As an example, an airborne ultrasonic system (with c = 340m / s) with a maximum distance of rmax = 1m and l = 32 lines is considered, so that the time required for a line corresponds to line = 5.9 ms , assuming the duration of the pulse is negligible, and therefore the time to obtain the image of 32 timagen lines = 32 · line = 189 ms. With the proposed system, four reception sectors will be assumed. Thus, with k = 8 ls pseudo-orthogonal sequences of length 2303 bits it would be enough to encode the emissions in 8 + 8 + 8 + 8 = 32 sectors. In the reception a sampling frequency fs = 1.6 mhz is used and an oversampling factor, sb = 20, that is, working at a central frequency of f0 = 80 khz. The time required to issue a sequence is tsequence = 28.8 ms, so the time required to obtain the image is t’imagen = tsequence + line = 34.7 ms. In this case it is concluded that the speed obtained using coding is multiplied by a factor greater than 5 compared to conventional techniques. In the same example, using 8 pseudo-orthogonal kasami sequences of 63 bits, the imaging rate is multiplied by 28.

Este incremento en la tasa de generación es especialmente interesante con arrays de 2d que disponen de un número muy elevado de elementos. Por otro lado, además de incrementar la tasa de generación de imágenes, será posible un incremento de la relación señal a ruido y con ello de la profundidad de penetración. This increase in the generation rate is especially interesting with 2d arrays that have a very high number of elements. On the other hand, in addition to increasing the rate of image generation, an increase in the signal-to-noise ratio will be possible and with it the penetration depth.

Aplicación industrial Industrial application

Sistemas de imágenes ultrasónicas para imágenes médicas, sistemas de evaluación no destructiva, sistemas para la detección de obstáculos en aire, aplicaciones radar, detección de ángulos de llegada de señales y aplicaciones en comunicaciones con varias antenas. Ultrasonic imaging systems for medical imaging, non-destructive evaluation systems, systems for detecting obstacles in the air, radar applications, detection of signal arrival angles and applications in communications with various antennas.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. one.
Un método de generación de imágenes B-Scan con L líneas del entorno, usando un array de N emisores y otro de NRX receptores a partir de una única emisión de señal sin necesidad de multiplexar en el tiempo o frecuencia. A method of generating B-Scan images with L environment lines, using an array of N transmitters and another of NRX receivers from a single signal emission without the need to multiplex in time or frequency.
2. 2.
El método según la primera reivindicación, caracterizado porque se utilizan N emisores y un solo receptor, combinando la deflexión del haz propia de las técnicas PA en el array de emisores con una codificación con K secuencias pseudo-ortogonales derivadas de secuencias pseudoaleatorias o de conjuntos complementarios de secuencias o códigos derivados. The method according to the first claim, characterized in that N emitters and a single receiver are used, combining the deflection of the characteristic beam of the PA techniques in the emitter array with a coding with K pseudo-orthogonal sequences derived from pseudo-random sequences or complementary sets of sequences or derived codes.
3. 3.
El método descrito en las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el procesado de la recepción en un único elemento con un banco de K filtros correladores, capaz de dar L=K sectores o líneas del entorno. The method described in claims 1 and 2, characterized by the processing of the reception in a single element with a bank of K correlator filters, capable of giving L = K sectors or lines of the environment.
4. Four.
El método descrito en las reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado por la combinación de la técnica de codificación y procesado descrita con otras basadas en multiplexación en tiempo o en frecuencia. The method described in claims 1, 2 and 3, characterized by the combination of the coding and processing technique described with others based on time or frequency multiplexing.
5. 5.
El método descrito en las reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, caracterizado por la utilización de otros tipos de secuencias ortogonales o pseudo-ortogonales, así como por modulaciones de la señal enviada en fase o frecuencia, que permitan discriminar entre los distintos sectores analizados. The method described in claims 1, 2, 3 and 4, characterized by the use of other types of orthogonal or pseudo-orthogonal sequences, as well as by modulations of the signal sent in phase or frequency, which allow discriminating between the different sectors analyzed .
6. 6.
El método descrito en la primera reivindicación caracterizado por el empleo de N emisores y NRX receptores, ampliado a una codificación con K secuencias pseudo-ortogonales, repetidas por cada uno de los P sectores en que se divide después la señal en recepción a partir del array de NRX elementos de recepción. The method described in the first claim characterized by the use of N transmitters and NRX receivers, extended to a coding with K pseudo-orthogonal sequences, repeated by each of the P sectors in which the signal is then divided into reception from the array of NRX receiving elements.
7. 7.
El método descrito en las reivindicaciones 1 y 6 caracterizado por el procesado en recepción con K correladores en cada uno de los P sectores de recepción, obteniendo un total de L=K·P sectores o líneas del entorno sin necesidad de multiplexar en el tiempo o frecuencia. The method described in claims 1 and 6 characterized by the processing in reception with K correlators in each of the P reception sectors, obtaining a total of L = K · P sectors or lines of the environment without the need to multiplex in time or frequency.
8. 8.
El método descrito en las reivindicaciones 1, 6, y 7, caracterizado por la combinación de la técnica de codificación y procesado descrita con otras basadas en multiplexación en tiempo o en frecuencia. The method described in claims 1, 6, and 7, characterized by the combination of the coding and processing technique described with others based on time or frequency multiplexing.
9. 9.
El método descrito en las reivindicaciones 1, 6, 7 y 8, caracterizado por la utilización de otros tipos de secuencias ortogonales o pseudo-ortogonales, así como por modulaciones de la señal enviada en fase o frecuencia, que permitan discriminar entre los distintos sectores analizados. The method described in claims 1, 6, 7 and 8, characterized by the use of other types of orthogonal or pseudo-orthogonal sequences, as well as by modulations of the signal sent in phase or frequency, which allow discriminating between the different sectors analyzed .
Figura 1 Figura 2 Figure 1 Figure 2 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS SPANISH OFFICE OF THE PATENTS AND BRAND N.º solicitud: 201230295 Application no .: 201230295 ESPAÑA SPAIN Fecha de presentación de la solicitud: 28.02.2012 Date of submission of the application: 02.28.2012 Fecha de prioridad: Priority Date: INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA REPORT ON THE STATE OF THE TECHNIQUE 51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional 51 Int. Cl.: See Additional Sheet DOCUMENTOS RELEVANTES RELEVANT DOCUMENTS
Categoría Category
56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas 56 Documents cited Claims Affected
A A A A A A A A
US 2007242567 A1 (DAFT CHRISTOPHER M et al.) 18.10.2007 EP 2305123 A1 (FUJIFILM CORP) 06.04.2011 US 2006241454 A1 (USTUNER KUTAY F et al.) 26.10.2006 US 5976089 A (CLARK DAVID W) 02.11.1999 1 1 1 1 US 2007242567 A1 (DAFT CHRISTOPHER M et al.) 18.10.2007 EP 2305123 A1 (FUJIFILM CORP) 06.04.2011 US 2006241454 A1 (USTUNER KUTAY F et al.) 26.10.2006 US 5976089 A (CLARK DAVID W) 02.11.1999 1 1 1 1
Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application
El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:
Fecha de realización del informe 29.10.2013 Date of realization of the report 29.10.2013
Examinador M. C. González Vasserot Página 1/4 Examiner M. C. González Vasserot Page 1/4
INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA REPORT OF THE STATE OF THE TECHNIQUE Nº de solicitud: 201230295 Application number: 201230295 CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD H01Q3/26 (2006.01) CLASSIFICATION OBJECT OF THE APPLICATION H01Q3 / 26 (2006.01) G10K11/34 (2006.01) G01S7/52 (2006.01) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) G10K11 / 34 (2006.01) G01S7 / 52 (2006.01) Minimum documentation sought (classification system followed by classification symbols) G01S, G10K, A61B G01S, G10K, A61B Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI Electronic databases consulted during the search (name of the database and, if possible, terms of search used) INVENTIONS, EPODOC, WPI Informe del Estado de la Técnica Página 2/4 State of the Art Report Page 2/4 OPINIÓN ESCRITA  WRITTEN OPINION Nº de solicitud: 201230295 Application number: 201230295 Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 29.10.2013 Date of Completion of Written Opinion: 29.10.2013 Declaración Statement
Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
Reivindicaciones Reivindicaciones 1-9 SI NO Claims Claims 1-9 IF NOT
Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
Reivindicaciones Reivindicaciones 1-9 SI NO Claims Claims 1-9 IF NOT
Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986). The application is considered to comply with the industrial application requirement. This requirement was evaluated during the formal and technical examination phase of the application (Article 31.2 Law 11/1986). Base de la Opinión.-  Opinion Base.- La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica. This opinion has been made on the basis of the patent application as published. Informe del Estado de la Técnica Página 3/4 State of the Art Report Page 3/4 OPINIÓN ESCRITA  WRITTEN OPINION Nº de solicitud: 201230295 Application number: 201230295 1. Documentos considerados.-  1. Documents considered.- A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión. The documents belonging to the state of the art taken into consideration for the realization of this opinion are listed below.
Documento Document
Número Publicación o Identificación Fecha Publicación Publication or Identification Number publication date
D01 D01
US 2007242567 A1 (DAFT CHRISTOPHER M et al.) 18.10.2007 US 2007242567 A1 (DAFT CHRISTOPHER M et al.) 18.10.2007
D02 D02
EP 2305123 A1 (FUJIFILM CORP) 06.04.2011 EP 2305123 A1 (FUJIFILM CORP) 06.04.2011
D03 D03
US 2006241454 A1 (USTUNER KUTAY F et al.) 26.10.2006 US 2006241454 A1 (USTUNER KUTAY F et al.) 10.26.2006
D04 D04
US 5976089 A (CLARK DAVID W) 02.11.1999 US 5976089 A (CLARK DAVID W) 02.11.1999
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración  2. Statement motivated according to articles 29.6 and 29.7 of the Regulations for the execution of Law 11/1986, of March 20, on Patents on novelty and inventive activity; quotes and explanations in support of this statement Los documentos citados solo muestran el estado general de la técnica, y no se consideran de particular relevancia. Así, la invención reivindicada se considera que cumple los requisitos de novedad, actividad inventiva y aplicación industrial. 1.-El objeto de la presente solicitud de patente pertenece al área técnica de la tecnología electrónica y dentro de esta área, y atendiendo a su aplicación, se encuadra en el campo de los sistemas sensoriales que usan la técnica phased array para exploración (por ejemplo escáneres ultrasónicos, radar, o de tipo similar). La tecnología phased array (PA) convencional está muy extendida en el campo de la imagen médica y ensayos no destructivos (END) para obtener imágenes con elevada resolución. 2.-El problema planteado por el solicitante es reducir al mínimo el número de emisiones secuenciales necesarias para generar la imagen, bastando una única emisión para el escaneado de todo el sector angular deseado manteniendo el número de líneas de escaneado de la imagen. Se describe la posibilidad de dirigir o deflectar el haz en múltiples ángulos simultáneamente gracias a las propiedades de pseudo-ortogonalidad de las secuencias emitidas. Así, se permite inspeccionar el entorno y obtener una imagen del mismo con una única emisión, mejorando la relación señal a ruido del sistema SNR y la tasa de generación de imágenes; a la vez que se mantiene el número de líneas de escaneado. Para ello se propone el uso de las técnicas phased array con una excitación codificada a partir de un conjunto de secuencias pseudo-ortogonales, como por ejemplo las derivadas de secuencias pseudoaleatorias o de CSS (Complementary Sets of Sequences), así como su posterior etapa de proceso, todo lo cual permite obtener imágenes del entorno con elevada resolución a partir de una única emisión que simultáneamente abarca múltiples direcciones diferenciadas del entorno, a diferencia de los sistemas phased array clásicos que precisan de una emisión por cada sector a inspeccionar. Esta invención introduce un nuevo método de excitación de los elementos del array y post-procesamiento de los ecos recibidos que incrementa la velocidad de generación de imágenes, así como la distancia máxima a inspeccionar manteniendo la calidad de la imagen. El documento D1 puede considerarse como el representante del estado de la técnica más cercano ya que en este documento confluyen la mayoría de las características técnicas reivindicadas. The documents cited only show the general state of the art, and are not considered of particular relevance. Thus, the claimed invention is considered to meet the requirements of novelty, inventive activity and industrial application. 1.-The object of the present patent application belongs to the technical area of electronic technology and within this area, and according to its application, it falls within the field of sensory systems that use the phased array technique for exploration (by example ultrasonic scanners, radar, or similar type). Conventional phased array (PA) technology is widespread in the field of medical imaging and non-destructive testing (NDT) to obtain high resolution images. 2.-The problem posed by the applicant is to minimize the number of sequential emissions necessary to generate the image, a single emission is sufficient for scanning the entire desired angular sector while maintaining the number of scan lines of the image. The possibility of directing or deflecting the beam at multiple angles is described simultaneously thanks to the pseudo-orthogonality properties of the emitted sequences. Thus, it is possible to inspect the environment and obtain an image of it with a single emission, improving the signal-to-noise ratio of the SNR system and the image generation rate; while maintaining the number of scan lines. For this purpose, the use of phased array techniques with an encoded excitation from a set of pseudo-orthogonal sequences is proposed, such as those derived from pseudo-random sequences or CSS (Complementary Sets of Sequences), as well as their subsequent stage of process, all of which allows to obtain images of the environment with high resolution from a single emission that simultaneously covers multiple directions differentiated from the environment, unlike the classic phased array systems that require an emission for each sector to be inspected. This invention introduces a new method of excitation of the array elements and post-processing of the received echoes that increases the speed of image generation, as well as the maximum distance to be inspected while maintaining the image quality. Document D1 can be considered as the representative of the closest state of the art since most of the claimed technical characteristics converge in this document. Análisis de las reivindicaciones independientes  Analysis of the independent claims El estado de la técnica más cercano al objeto de la invención está representado por el documento D01, que divulga: Métodos, sistemas y matriz de transductores y receptores para generar información para diagnosis médico con ultrasonidos. No divulga y se diferencia en que: No es un método de generación de imágenes B-Scan con L líneas del entorno usando un array de N emisores y otro de NRX receptores a partir de una única emisión de señal sin necesidad de multiplexar en el tiempo o frecuencia. La reivindicación 1 es nueva (Art. 6.1 LP 11/1986) y tiene actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986). The state of the art closest to the object of the invention is represented by document D01, which discloses: Methods, systems and matrix of transducers and receivers to generate information for medical diagnosis with ultrasound. It does not disclose and differs in that: It is not a method of generating B-Scan images with L environment lines using an array of N emitters and another of NRX receivers from a single signal emission without the need to multiplex in time or frequency. Claim 1 is new (Art. 6.1 LP 11/1986) and has inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986). Análisis del resto de los documentos  Analysis of the rest of the documents De este modo, ni el documento D1, ni ninguno del resto de los documentos citados en el Informe del Estado de la Técnica, tomados solos o en combinación, revelan la invención en estudio tal y como es definida en las reivindicaciones independientes, de modo que los documentos citados solo muestran el estado general de la técnica, y no se consideran de particular relevancia. Además, en los documentos citados no hay sugerencias que dirijan al experto en la materia a una combinación que pudiera hacer evidente la invención definida por estas reivindicaciones y no se considera obvio para una persona experta en la materia aplicar las características incluidas en los documentos citados y llegar a la invención como se revela en la misma. Thus, neither document D1, nor any of the rest of the documents cited in the State of the Art Report, taken alone or in combination, reveal the invention under study as defined in the independent claims, so that The documents cited only show the general state of the art, and are not considered of particular relevance. In addition, there are no suggestions in the cited documents that direct the person skilled in the art to a combination that could make the invention defined by these claims evident and it is not obvious for a person skilled in the art to apply the features included in the cited documents and reach the invention as revealed therein. Informe del Estado de la Técnica Página 4/4 State of the Art Report Page 4/4
ES201230295A 2012-02-28 2012-02-28 EMPLOYMENT OF PSEUDO-ORTOGONAL SEQUENCES IN PHASED ARRAY SYSTEMS FOR SIMULTANEOUS EXPLORATION IN MULTIPLE DIRECTIONS Active ES2421321B2 (en)

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