專利名稱：一種用于超寬帶穿墻雷達(dá)的目標(biāo)邊界成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超寬帶穿墻成像系統(tǒng)中的成像方法，具體地說涉及一種在有限距 離下超寬帶穿墻雷達(dá)系統(tǒng)對墻后隱藏目標(biāo)邊界成像技術(shù)。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外普遍采用非相干方法和相干方法來實現(xiàn)超寬帶穿墻成像。非相干方法 采用三圓定位(Trilateration)原理來確定目標(biāo)的位置，雖然硬件簡單，但是需要求解 一個復(fù)雜的方程組，并且存在多個目標(biāo)時難以求解。相干方法一般是利用時域后向投影 (Back-Projection, BP)算法成像，這種算法硬件簡單，精度高，但是計算量較大，很難做到 實時處理，成像效果也不盡人意。近年來，有學(xué)者提出了基于逆邊界散射變換的成像算法，該算法主要是利用 了目標(biāo)邊界形狀和接收脈沖延遲之間存在逆邊界散射變換(IBST，Inverse Boundary Scattering Transform)的特性，其最大的優(yōu)越性在于直接完成由準(zhǔn)波前到目標(biāo)邊界的轉(zhuǎn) 換計算，計算時間非常短，且可以對目標(biāo)邊界形狀清晰成像。如

圖1所示全向天線沿χ軸方 向移動掃描，天線掃描到位置(X，0)時，回波沿與目標(biāo)邊界垂直方向返回，根據(jù)每一個天線 掃描位置處的回波可以得到發(fā)射脈沖的相應(yīng)延遲t，接收回波準(zhǔn)波前Y = ct/2，提取出所有 天線回波準(zhǔn)波前即構(gòu)成了圖2中數(shù)據(jù)空間，由圖中幾何關(guān)系可以得到BST變換，它描述了目 標(biāo)邊界點χ，y)與準(zhǔn)波前(X，Y)之間的關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種用于超寬帶穿墻雷達(dá)的目標(biāo)邊界成像方法，其主要步驟如下1)建立穿墻雷達(dá)目標(biāo)邊界成像場景中墻體模型，設(shè)置成像所需系統(tǒng)參數(shù)；2)輸入陣列天線回波信號，并對輸入的回波信號進(jìn)行累積平均和匹配濾波處理，得到 高信噪比輸出信號；3)對高信噪比信號進(jìn)行擬合插值，提取準(zhǔn)波前；4)根據(jù)擬合插值后的準(zhǔn)波前集合計算曲線簇，并計算曲線簇的包絡(luò)線；5)對包絡(luò)線進(jìn)行擬合，從而得到目標(biāo)邊界圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超寬帶穿墻雷達(dá)的目標(biāo)邊界成像方法，其中，天線陣列 沿方位向緊貼墻壁放置，并且為收發(fā)復(fù)用天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超寬帶穿墻雷達(dá)的目標(biāo)邊界成像方法，其中，步驟1中的 設(shè)置成像所需系統(tǒng)參數(shù)包括墻壁厚度及相對介電常數(shù)；天線位置坐標(biāo)；電磁波在墻壁與空氣分界面上的入射角和折射角，及折射點坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超寬帶穿墻雷達(dá)的目標(biāo)邊界成像方法，其中，步驟2中， 在座標(biāo)(X，0)處天線接收回波中為s' (X，Y)，首先去除墻壁反射波，為了提高信噪比，天線 陣原始回波數(shù)據(jù)經(jīng)過累積平均和匹配濾波處理后輸出為s(X，Y)，其中，Y為(X，-d)位置處 天線的接收回波準(zhǔn)波前Y = ct/2，t為(X，-d)位置處天線的接收回波相對發(fā)射脈沖的時間 延遲，c為光速。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超寬帶穿墻雷達(dá)的目標(biāo)邊界成像方法，其中，步驟3中是 用三次樣條函數(shù)對高信噪比信號進(jìn)行擬合插值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超寬帶穿墻雷達(dá)的目標(biāo)邊界成像方法，其中，步驟4中根 據(jù)擬合插值后的準(zhǔn)波前集合計算曲線簇的計算步驟為6-1)根據(jù)電磁波在墻壁與空氣分界面上的折射關(guān)系滿足Snell折射定理，計算(X，_d) 位置處天線的發(fā)射/接收的電磁波在墻壁與空氣分界面的折射點坐標(biāo)，根據(jù)Snell定理化簡得到關(guān)于X1的四次多項式方程
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超寬帶穿墻雷達(dá)的目標(biāo)邊界成像方法，其中，步驟6-3中 計算曲線簇的包絡(luò)線時，需滿足
全文摘要
一種用于超寬帶穿墻雷達(dá)的目標(biāo)邊界成像方法，涉及在有限距離下超寬帶穿墻雷達(dá)系統(tǒng)對墻后隱藏目標(biāo)邊界成像技術(shù)。該方法包括建立穿墻雷達(dá)目標(biāo)邊界成像場景中墻體模型，設(shè)置成像所需系統(tǒng)參數(shù)；輸入陣列天線回波信號，并對輸入的回波信號進(jìn)行累積平均和匹配濾波處理，得到高信噪比輸出信號；利用三次樣條函數(shù)對上步輸出信號進(jìn)行擬合插值運算，提取準(zhǔn)波前；根據(jù)準(zhǔn)波前集合計算曲線簇，計算曲線簇的包絡(luò)線；對上步中包絡(luò)線進(jìn)行擬合，從而得到目標(biāo)邊界圖像。此方法將墻體的存在對電磁波傳播的影響考慮在內(nèi)，可以實現(xiàn)對墻后隱藏目標(biāo)邊界準(zhǔn)確成像，且具有較高的運算效率。
文檔編號G01S13/89GK101995573SQ20091009047
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者孟升衛(wèi), 方廣有, 陳潔, 黃瓊 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所