一種適用于穿墻雷達成像的多面墻體快速補償方法
【專利摘要】本發明提供一種適用于穿墻雷達成像的多面墻體快速補償方法,基于已知或估計的墻體參數,考慮天線貼墻、多面平行墻體建筑結構內隱蔽目標成像問題,假設這多面墻體具有相同相對介電常數和不同厚度,首先,根據折射定律,將多面墻體平行移到第一面墻體邊緣,多面墻體結合形成一個等效的單面墻體,同時保證成像聚焦延遲不變。通過上述等效處理,將多面墻體電磁傳播涉及的多折射問題,等效為傳統單面墻體單折射問題,簡化了問題難度。然后,基于最短時間法搜索等效墻體上折射點位置,計算傳播路徑延遲。最后,利用后向投影成像算法得到多面墻體補償后目標聚焦圖像,準確補償目標位置誤差的優勢,具有很強的實用性。
【專利說明】一種適用于穿墻雷達成像的多面墻體快速補償方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于穿墻雷達【技術領域】,特別涉及穿墻雷達墻體補償技術。
【背景技術】
[0002]穿墻雷 達是利用電磁波穿透建筑墻體,接收建筑物內人體等目標的散射回波信號實現對隱蔽目標探測的特種裝備。建筑墻體會改變電磁波的傳播路徑和速度,引入目標散射回波延遲誤差,造成隱蔽目標成像散焦、位置偏移和多徑幻象等。因此,實際應用中,需要研究墻體補償技術,準確計算像素點與天線之間的聚焦延時,修正目標圖像位置偏移和散焦等,實現聚焦目標圖像。
[0003]墻體補償技術的關鍵是準確計算各像素點與天線間的聚焦延時,其主要依賴于建筑結構和墻體參數(厚度和相對介電常數)。目前,國內外大部分研究工作主要集中于單面墻體建筑。如:在墻體參數已知時,美國維拉諾瓦大學依據折射定律求解復雜超越方程,精確地計算出每個像素點的聚焦延時,消除了墻體對電磁傳播的影響,實現了隱蔽目標的聚焦成像,但是其計算復雜不適用于實際應用。電子科技大學提出了基于最短時間的補償方法,利用兩點間電磁波最短時間路徑的傳播原理,簡化折射路徑的計算,實現了墻壁誤差的校正。在墻體參數未知時,一般先估計出墻體參數,然后再利用上述方法實現對墻體影響進行補償。如:國防科技大學提出了一種未知墻體參數的補償方法,首先基于目標圖像熵最小原理估計墻體參數,然后基于最短時間法對墻體進行補償。美國維拉諾瓦大學采用自聚焦的成像方式,首先通過對目標圖像質量評估來計算墻體參數,然后利用折射定律法補償墻體影響,實現高質量目標成像。
[0004]相比單面墻體建筑,實際建筑結構一般具有多面墻體。電磁波穿透多面建筑墻體時,傳播路徑和速度會發生多次改變,導致目標散射回波延遲出現更大誤差,從而降低了隱蔽目標探測成像質量。多面墻體穿透傳播會涉及多折射點,延遲計算非常復雜,上述基于單層墻體的聚焦延遲計算方法難以直接應用于多面墻體建筑結構。從公開發表的文獻資料來看,目前還沒有具體技術能實現多面墻體的傳播延遲補償,實現復雜建筑內隱蔽目標高質量成像。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術方案是,在多面墻體材質相同,已知或估計得到墻體相對介電常數與厚度的情況下,提供一種適用于穿墻雷達成像的多面平行墻體補償方法。
[0006]本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是,一種適用于穿墻雷達成像的多面墻體快速補償方法,包括以下步驟:
[0007]I)探測步驟:穿墻雷達利用一個單基天線對多面墻后的目標進行合成孔徑成像探測,天線移動過程中始終處于同一高度且緊靠墻體,設天線移動合成N元的等效均勻線陣,N元的等效均勻線陣接收的回波信號為[S1 (t),S2 (t),……,sN(t) ]τ ;
[0008]2)虛擬折射點位置估計步驟:取成像區域內一像素點zh,在探測范圍內遍歷像素點Zh與第k個位置天線之間的等效傳播路徑中的虛擬折射點Ek坐標為:
[0009](.V; ,Χ.?/, );其中,L為多面墻的總數,Cli為第i面墻的厚度;
【權利要求】
1.一種適用于穿墻雷達成像的多面墻體快速補償方法,其特征在于,包括以下步驟: 1)探測步驟:穿墻雷達利用一個單基天線對多面墻后的目標進行合成孔徑成像探測,天線移動過程中始終處于同一高度且緊靠墻體,設天線移動合成N元的等效均勻線陣,N元的等效均勻線陣接收的回波信號為[Sl(t),s2(t),……,sN(t)]T ; 2)虛擬折射點位置估計步驟:取成像區域內一像素點zh,在探測范圍內遍歷像素點Zh與第k個位置天線之間的等效傳播路徑中的虛擬折射點Ek坐標為: (zk',L∑i=2di)其中,L為多面墻的總數,Cli為第i面墻的厚度;
2.如權利要求1所述一種適用于穿墻雷達成像的多面墻體快速補償方法,其特征在于,步驟2)中虛擬折射點橫坐標變量X的遍歷范圍為:
【文檔編號】G01S13/90GK103995256SQ201410232091
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】崔國龍, 張鵬, 劉劍剛, 姚雪, 孔令講, 胡飛, 楊曉波, 殷光強, 張征宇 申請人:電子科技大學