专利名称：一种合成孔径地层层析方法
技术领域：
本发明属于海底地层探测、海洋勘察新技术领域，主要是一种合成孔径地层层析方法。
背景技术：
海洋中蕴含丰富的矿物资源，了解海底地层结构对于海洋勘察(探石油、天然气等)相当重要；同时海洋也是我们进行各种海事活动的平台，了解海底地层结构对于海洋工程(修建海岸码头、海提平台；海底管道铺设、隧道开通等)、海底威胁探测(海底火山分布结构，掩埋雷布置等)都至关重要。海底地层层析是通过相应的方法、手段来了解海底地层沉积层序、地层层理特征的一门地质分析技术。当前最常用的是进行钻探、取样分析来获取地层信息，但由于海洋复杂情况，发射低频穿透声波、进行回波反演则是大范围海底地层层析最好方法。目前在国际上尚无成熟的海底地层层析系统，应用比较普遍的是浅剖系统，浅剖系统面临着走航维成像分辨力不足问题，对一些小目标或者细致地层纹理无法分辨，因此实现海底地层层析的关键是要突破成像分辨力限制。在本发明创新中采用合成孔径技术进行海底地层层析，以提高其在走航维的分辨力，同时在合成孔径处理的基础上进行分层二维前向归一化后置处理以进一步解决界面模糊问题并提高地层分辨力。把合成孔径技术应用海底地层层析处理目前在国际上尚属于首例，有很多关键问题需要解决。如地层中声速是变化问题，声波在分层之间穿透时折射问题，以及合成孔径地层层析引起的海水、海底分界面模糊问题等，这些因素都将影响合成孔径的增益输出。解决这些关键问题将有力推进合成孔径技术应用范围，创造性地使其从传统的探测地形、地貌领域扩展至地层层析领域。合成孔径地层层析技术，首先通过低频宽带信号脉冲压缩处理获得深度维高分辨力，及足够的地层穿透性能；然后对不同分层数据应用不同声速进行合成孔径处理获得走航维高分辨力；最后通过分层二维前向归一化后置处理进一步提高海底地层分辨力。

发明内容
本发明的目的正是为了克服上述技术的不足，而提供一种合成孔径地层层析方法。本发明解决其技术问题采用的技术方案这种合成孔径地层层析方法，包括步骤如下(1)、获取地层回波信号发射低频宽带信号，采用线性调频信号带宽为1 15kHz，获得的分层界面反射回波进行通过全频段匹配滤波处理；(2)、合成孔径地层层析采用声阵垂直向下宽波束发射/接收的工作方式，对于地层回波合成孔径处理，同一时刻接收一个立体的圆弧波阵面的回波，在信号处理方法上采用常规合成孔径算法进行合成孔径聚焦波束形成处理；(3)、分层合成孔径处理应用底跟踪方法将回波数据分为海水和海底两个部分，然后根据对海水、海底数据应用对应的声速值进行合成孔径处理，以提高地层层析分辨力；(4)、在合成孔径处理的基础上进行分层二维前向归一化后置处理；针对海水、海底分别进行归一化处理，解决不同深度的海底地层回波衰减很快问题，同时初步抑制了由于合成孔径处理而引起的界面模糊问题，并提高地层分辨力，突显地层层析效果。作为优选，采用组合发射换能器，采用顺序发射方式一组换能器先发射 lkHz-5kHz的LFM信号，发射时间约占总脉宽的1/3 ；紧接着另一组换能器发射5kHz-15kHz 的LFM信号，发射时间约占总脉宽的2/3。作为优选，采用为时延聚焦合成孔径处理方法，即把匹配滤波后数据用离散形式表示ss (n, m), m, η分别表示走航维样本点和深度维样本点(m = 1,2,…M ;n = 1，2，... N)，则图像输出
权利要求
1.一种合成孔径地层层析方法，其特征是包括步骤如下(1)、获取地层回波信号发射低频宽带信号，采用线性调频信号带宽为1 15kHz，获得的分层界面反射回波进行通过全频段匹配滤波处理；(2)、合成孔径地层层析采用声阵垂直向下宽波束发射/接收的工作方式，对于地层回波合成孔径处理，同一时刻接收一个立体的圆弧波阵面的回波，在信号处理方法上采用常规合成孔径算法进行合成孔径聚焦波束形成处理；(3)、分层合成孔径处理应用底跟踪方法将回波数据分为海水和海底两个部分，然后根据对海水、海底数据应用对应的声速值进行合成孔径处理；(4)、针对海水、海底分别进行归一化处理，即在合成孔径处理的基础上进行分层二维前向归一化后置处理。
2.根据权利要求1所述的合成孔径地层层析方法，其特征是采用组合发射换能器，采用顺序发射方式一组换能器先发射lkHz-5kHz的LFM信号，发射时间约占总脉宽的1/3 ； 紧接着另一组换能器发射5kHz-15kHz的LFM信号，发射时间约占总脉宽的2/3。
3.根据权利要求1所述的合成孔径地层层析方法，其特征是采用为时延聚焦合成孔径处理方法，即把匹配滤波后数据用离散形式表示ss (n, m),m,n分别表示走航维样本点和深度维样本点(m= 1，2，-M;n = 1,2,…N)，则图像输出 、
4.根据权利要求1所述的合成孔径地层层析方法，其特征是将地层回波中海水数据和海底数据进行分离，对其应用不同声速值进行合成孔径处理； 底跟踪处理将海水、海底数据分离 获得匹配滤波后数据能量并短时积分
全文摘要
本发明是一种合成孔径地层层析方法，首先通过低频宽带信号脉冲压缩处理获得深度维高分辨力，及足够的地层穿透性能；然后针对海水、海底分层数据应用不同声速进行合成孔径处理获得走航维高分辨力；最后通过分层二维前向归一化后置处理解决界面模糊问题并进一步提高海底地层分辨力。本发明有益的效果是本技术发明成功地把合成孔径技术应用到地层层析领域。本发明中采用不同分层数据应用不同声速的合成孔径处理方法进行海底地层层析，以提高地层层析系统在走航维的分辨力；同时在合成孔径处理的基础上进行分层二维前向归一化后置处理以进一步解决界面模糊问题并提高地层分辨力。
文档编号G01S15/89GK102183766SQ201110032980
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者丛卫华, 刘鹏, 周利生, 张峰山, 朱必波, 王伟, 章灵祥 申请人:中国船舶重工集团公司第七一五研究所