基於單發多收的近場超聲探測虛擬聚焦方法研究

《基於單發多收的近場超聲探測虛擬聚焦方法研究》是依託華南理工大學，由李傑擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於單發多收的近場超聲探測虛擬聚焦方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李傑
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

超聲探測廣泛套用於工業生產、鐵軌探傷、醫療診斷等領域。現有基於脈衝回波的相控超聲探測方法，以幅度為檢測參數，並採用發射聚焦獲得空間分辨力，因其方法簡單直觀，使用廣泛。但是，基於幅度參數的探測方式存在近場效應，基於發射聚焦的方式功耗大，且聚焦的空間分辨力難以突破瑞利限。本項目考慮基於連續調頻信號的探測方式克服近場效應，採用單發多收的陣列探測模式降低發射功耗，並通過後端的虛擬聚焦處理，實現突破瑞利極限超分辨超聲探測。因此，項目圍繞基於單發多收的調頻近場探測系統展開研究，充分考慮該系統中的時、頻、空域三個處理維度，探索近場調頻回波的後端虛擬聚焦方法，包括目標的分辨定位與分離提取等。申請人及項目組成員長期從事陣列信號處理、參數估計算法及超聲探測的研究，完成了一系列高水平論文和專利。項目成果可望為高精度近場超聲探測系統提供創的新理論與技術。

結題摘要

超聲探測廣泛套用於工業生產、鐵軌探傷、醫療診斷等領域。現有基於脈衝回波的相控超聲探測方法，以幅度為檢測參數，並採用發射聚焦獲得空間分辨力，因其方法簡單直觀，使用廣泛。但是，基於幅度參數的探測方式存在近場效應，基於發射聚焦的方式功耗大，且聚焦的空間分辨力難以突破瑞利限。本項目考慮基於連續調頻信號的探測方式克服近場效應，採用單發多收的陣列探測模式降低發射功耗，並通過後端的虛擬聚焦處理，實現突破瑞利極限超分辨超聲探測。因此，項目圍繞基於單發多收的調頻近場探測系統展開研究，充分考慮該系統中的時、頻、空域三個處理維度，探索近場調頻回波的後端高性能信號處理方法，包括系統的最佳化設計、目標的參數估計、與探測圖像識別等，並搭建硬體驗證與演示系統。經過項目的研究，主要的進展和成果包括：1.針對現有基於脈衝體制探測系統的不足，提出基於無線分體式的寬頻陣列探測系統，並設計和研製多款高精度寬頻仿生探頭，實現收發探頭功能的獨立分離和無線化；2.針對單發多收系統及近場寬頻回波的特點，研究並提出了新的近場源的定位、參數估計、直達波抑制等後端高精度信號處理方法；3.基於稀疏編碼、深度學習等技術，提出一系列探測圖像的特徵提取與分類識別等方法；4.設計和搭建了適於項目所述分體式架構的硬體實驗系統。上述研究進展形成高水平論文6篇，申請國家發明專利17項，並授權2項。項目成果可為高精度近場超聲探測系統提供創的新理論與技術。