[发明专利]适用于MIMO穿墙雷达成像的快速墙体补偿方法

说明书

本发明公开了一种适用于MIMO穿墙雷达成像的快速墙体补偿方法，包括以下步骤：设置雷达建立坐标系，指定像素点；MIMO穿墙雷达进行多发多收实孔径正视探测，得到回波信号；寻找第一个像素点对应的上端、下端计算横坐标，计算第一个像素点对应所有收发通道的传播延迟值，最终得到所有像素点对应所有收发通道的传播延迟值；结合回波信号和传播延迟值按照后向投影成像形成最终图像。本发明在避免传统墙体补偿方法由于迭代和遍历带来的运算量过大的问题同时，具有矫正目标图像位置偏移效果好，聚焦成像区域大的良好特性，最终得到的输出图像可用于定位、识别和提取目标，在需要实时处理的MIMO穿墙雷达成像应用中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种雷达成像探测方法，尤其涉及一种适用于MIMO穿墙雷达成像的快速墙体补偿方法。

背景技术

在基于MIMO(Multiple Input Multiple Output)穿墙雷达的探测建筑物内部应用中，通过成像来定位、识别和提取目标是一个基本的探测需求。由于建筑物墙体大于自由空间的电磁参数(主要指介电常数)将导致墙体内电磁波速度下降，从而增大了电磁波在天线与目标间的传播延迟，而电磁波速度的改变伴随着折射现象，将导致电磁波的实际传播延迟难以快速、准确估算，成像过程中若忽略墙体穿透影响(即假设为自由空间)，则会造成目标图像散焦和位置偏移，造成实际应用中目标定位、识别和提取困难，因此需要有效的墙体补偿方法修正墙体穿透带来的影响。

现有的墙体补偿方法如基于牛顿–霍纳迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法求解四阶多项式方程(超越方程)以及最短路径法等存在计算量过大的问题，难以实现实时处理，限制了方法在实际探测中的使用。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，利用求解计算横坐标获取传播延迟方法，克服传统墙体补偿方法因迭代和遍历带来的运算量过大的问题，实现有效墙体补偿的同时，实现实时处理的适用于MIMO穿墙雷达成像的快速墙体补偿方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种适用于MIMO穿墙雷达成像的快速墙体补偿方法，包括以下步骤：

(1)在墙体一面紧贴墙体布设一探头朝向墙体另一面的MIMO穿墙雷达，所述MIMO穿墙雷达收发通道总数为N，墙体设置MIMO穿墙雷达的一面为设置面，另一面为分界面；

(2)以该MIMO穿墙雷达紧贴墙体一面的中心点为原点建立坐标系，在MIMO穿墙雷达探测范围内选定一矩形成像区域，在矩形成像区域依据横纵坐标等间距指定像素点；

(3)MIMO穿墙雷达进行多发多收实孔径正视探测，发射信号为超宽带脉冲信号，收集的多通道回波数据表示为{s(n,t),n＝1,2,…,N}，其中t为回波信号在第n个收发通道中的接收延迟；

(4)寻找第一个像素点对应的上端计算横坐标；

(41)依次对收发通道编号，第一个收发通道中，发射天线和接收天线中心点分别与像素点P(x,y)连线，连线与分界面法线构成夹角θ_1,H,发、θ_1,H,收，根据折射原理，计算θ_1,H,发、θ_1,H,收的折射角

(42)以发射天线中心点为端点作射线，该射线与设置面法线夹角为该射线与分界面交点处横坐标为H_1,发，以接收天线中心点为端点作射线，该射线与设置面法线夹角为该射线与分界面交点处横坐标为H_1,收，将(H_1,发，H_1,收)标记为该收发通道对应的上端计算横坐标；

(43)依次计算所有收发通道对应的上端计算横坐标(H_n,发、H_n,收)，n＝1，2，……N；

(5)寻找第一个像素点对应的下端计算横坐标；