一種適用于穿墻雷達(dá)成像的多面墻體快速補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種適用于穿墻雷達(dá)成像的多面墻體快速補(bǔ)償方法，基于已知或估計(jì)的墻體參數(shù)，考慮天線貼墻、多面平行墻體建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)隱蔽目標(biāo)成像問(wèn)題，假設(shè)這多面墻體具有相同相對(duì)介電常數(shù)和不同厚度，首先，根據(jù)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(jié)合形成一個(gè)等效的單面墻體，同時(shí)保證成像聚焦延遲不變。通過(guò)上述等效處理，將多面墻體電磁傳播涉及的多折射問(wèn)題，等效為傳統(tǒng)單面墻體單折射問(wèn)題，簡(jiǎn)化了問(wèn)題難度。然后，基于最短時(shí)間法搜索等效墻體上折射點(diǎn)位置，計(jì)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(bǔ)償后目標(biāo)聚焦圖像，準(zhǔn)確補(bǔ)償目標(biāo)位置誤差的優(yōu)勢(shì)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【專利說(shuō)明】一種適用于穿墻雷達(dá)成像的多面墻體快速補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于穿墻雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及穿墻雷達(dá)墻體補(bǔ)償技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]穿墻雷 達(dá)是利用電磁波穿透建筑墻體，接收建筑物內(nèi)人體等目標(biāo)的散射回波信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)隱蔽目標(biāo)探測(cè)的特種裝備。建筑墻體會(huì)改變電磁波的傳播路徑和速度，引入目標(biāo)散射回波延遲誤差，造成隱蔽目標(biāo)成像散焦、位置偏移和多徑幻象等。因此，實(shí)際應(yīng)用中，需要研究墻體補(bǔ)償技術(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算像素點(diǎn)與天線之間的聚焦延時(shí)，修正目標(biāo)圖像位置偏移和散焦等，實(shí)現(xiàn)聚焦目標(biāo)圖像。
[0003]墻體補(bǔ)償技術(shù)的關(guān)鍵是準(zhǔn)確計(jì)算各像素點(diǎn)與天線間的聚焦延時(shí)，其主要依賴于建筑結(jié)構(gòu)和墻體參數(shù)(厚度和相對(duì)介電常數(shù))。目前，國(guó)內(nèi)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(shù)已知時(shí)，美國(guó)維拉諾瓦大學(xué)依據(jù)折射定律求解復(fù)雜超越方程，精確地計(jì)算出每個(gè)像素點(diǎn)的聚焦延時(shí)，消除了墻體對(duì)電磁傳播的影響，實(shí)現(xiàn)了隱蔽目標(biāo)的聚焦成像，但是其計(jì)算復(fù)雜不適用于實(shí)際應(yīng)用。電子科技大學(xué)提出了基于最短時(shí)間的補(bǔ)償方法，利用兩點(diǎn)間電磁波最短時(shí)間路徑的傳播原理，簡(jiǎn)化折射路徑的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了墻壁誤差的校正。在墻體參數(shù)未知時(shí)，一般先估計(jì)出墻體參數(shù)，然后再利用上述方法實(shí)現(xiàn)對(duì)墻體影響進(jìn)行補(bǔ)償。如:國(guó)防科技大學(xué)提出了一種未知墻體參數(shù)的補(bǔ)償方法，首先基于目標(biāo)圖像熵最小原理估計(jì)墻體參數(shù)，然后基于最短時(shí)間法對(duì)墻體進(jìn)行補(bǔ)償。美國(guó)維拉諾瓦大學(xué)采用自聚焦的成像方式，首先通過(guò)對(duì)目標(biāo)圖像質(zhì)量評(píng)估來(lái)計(jì)算墻體參數(shù)，然后利用折射定律法補(bǔ)償墻體影響，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量目標(biāo)成像。
[0004]相比單面墻體建筑，實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)一般具有多面墻體。電磁波穿透多面建筑墻體時(shí)，傳播路徑和速度會(huì)發(fā)生多次改變，導(dǎo)致目標(biāo)散射回波延遲出現(xiàn)更大誤差，從而降低了隱蔽目標(biāo)探測(cè)成像質(zhì)量。多面墻體穿透?jìng)鞑?huì)涉及多折射點(diǎn)，延遲計(jì)算非常復(fù)雜，上述基于單層墻體的聚焦延遲計(jì)算方法難以直接應(yīng)用于多面墻體建筑結(jié)構(gòu)。從公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)資料來(lái)看，目前還沒(méi)有具體技術(shù)能實(shí)現(xiàn)多面墻體的傳播延遲補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜建筑內(nèi)隱蔽目標(biāo)高質(zhì)量成像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)方案是，在多面墻體材質(zhì)相同，已知或估計(jì)得到墻體相對(duì)介電常數(shù)與厚度的情況下，提供一種適用于穿墻雷達(dá)成像的多面平行墻體補(bǔ)償方法。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，一種適用于穿墻雷達(dá)成像的多面墻體快速補(bǔ)償方法，包括以下步驟:
[0007]I)探測(cè)步驟:穿墻雷達(dá)利用一個(gè)單基天線對(duì)多面墻后的目標(biāo)進(jìn)行合成孔徑成像探測(cè)，天線移動(dòng)過(guò)程中始終處于同一高度且緊靠墻體，設(shè)天線移動(dòng)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(hào)為[S1 (t)，S2 (t)，……，sN(t) ]τ ;
[0008]2)虛擬折射點(diǎn)位置估計(jì)步驟:取成像區(qū)域內(nèi)一像素點(diǎn)zh，在探測(cè)范圍內(nèi)遍歷像素點(diǎn)Zh與第k個(gè)位置天線之間的等效傳播路徑中的虛擬折射點(diǎn)Ek坐標(biāo)為:
[0009](.V； ,Χ.?/, );其中，L為多面墻的總數(shù)，Cli為第i面墻的厚度；
【權(quán)利要求】
1.一種適用于穿墻雷達(dá)成像的多面墻體快速補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)探測(cè)步驟:穿墻雷達(dá)利用一個(gè)單基天線對(duì)多面墻后的目標(biāo)進(jìn)行合成孔徑成像探測(cè)，天線移動(dòng)過(guò)程中始終處于同一高度且緊靠墻體，設(shè)天線移動(dòng)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(hào)為[Sl(t)，s2(t)，……，sN(t)]T ； 2)虛擬折射點(diǎn)位置估計(jì)步驟:取成像區(qū)域內(nèi)一像素點(diǎn)zh，在探測(cè)范圍內(nèi)遍歷像素點(diǎn)Zh與第k個(gè)位置天線之間的等效傳播路徑中的虛擬折射點(diǎn)Ek坐標(biāo)為: （zk',L∑i=2di）其中，L為多面墻的總數(shù)，Cli為第i面墻的厚度；
2.如權(quán)利要求1所述一種適用于穿墻雷達(dá)成像的多面墻體快速補(bǔ)償方法，其特征在于,步驟2)中虛擬折射點(diǎn)橫坐標(biāo)變量X的遍歷范圍為:
【文檔編號(hào)】G01S13/90GK103995256SQ201410232091
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】崔國(guó)龍, 張鵬, 劉劍剛, 姚雪, 孔令講, 胡飛, 楊曉波, 殷光強(qiáng), 張征宇 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)