[发明专利]一种基于FPGA的超宽带穿墙雷达成像算法的实现方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的超宽带穿墙雷达成像算法的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)构建墙体目标模型，通过穿墙雷达对构建的目标模型进行探测，利用滤波方法处理原始回波信号得到目标回波信号；

2)将穿墙雷达天线阵列放置到距离墙体一定距离处，分析穿墙雷达电磁波成像路径，按照近似穿墙雷达电磁波成像路径求解时延，并对时延加以补偿，简化时延求解复杂度；

3)采用CORDIC算法替代步骤2)中时延求解过程中的平方开根号运算，易于FPGA实现；

4)选择合适的数据量化位数，减小步骤2)中时延计算的量化误差，提高成像准确度；

5)按照步骤2)中简化后的时延求解公式，结合步骤3)中的CORDIC算法以及步骤4)中选用的数据量化位数，设计基于FPGA的后向投影算法；

6)将步骤1)中的得到的目标回波信号量化为定点数，作为步骤5)中FPGA成像算法数据的输入；

7)将FPGA成像输出数据转化为浮点数，利用MATLAB得到目标成像结果；

通过上述步骤，获得基于FPGA的超宽带穿墙雷达后向投影成像算法的成像结果。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的超宽带穿墙雷达成像算法的实现方法，其特征在于，所述步骤1)中，采用GprMax软件生成空场景数据与有目标场景的A-Scan原始回波数据，通过两组数据直接对消法获得目标回波信号。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA的超宽带穿墙雷达成像算法的实现方法，其特征在于，所述步骤2)中，穿墙雷达天线阵列与墙体的距离为1-3m。

4.根据权利要求1所述的基于FPGA的超宽带穿墙雷达成像算法的实现方法，其特征在于，所述步骤2)中，在收发分置天线阵列中，发射天线发出的电磁波经目标后向散射传播到接收天线的传输时间为：

$t_1=\frac{\sqrt{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2}+\sqrt{{(x-x_1)}^2+{(y-y_0)}^2}}{c}+\frac{d\sqrt{\mathrm{\ϵ}}-d}{c}---\left(1\right)$

其中(x,y)为目标的坐标,(x₀,y₀)为发射天线的坐标为,(x₁,y₀)为接受天线的坐标，d为墙体厚度，ε为墙体介电常数，c为真空中波速；

在收发同置天线阵列中，发射天线发出的电磁波经目标后向散射传播到接收天线的传输时间为：

$t_2=\frac{2*\sqrt{{(x-x_0)}^2+{(y-y_0)}^2}}{c}+\frac{d\sqrt{\mathrm{\ϵ}}-d}{c}---\left(2\right)$

其中(x,y)为目标的坐标,(x₀,y₀)为收发同置天线的坐标，d为墙体厚度，ε为墙体介电常数，c为真空中波速。