[发明专利]基于MIMO阵列的成像方法及装置

说明书

一种基于MIMO阵列的成像方法，应用于信号处理技术领域，包括：接收宽带信号经过目标散射后得到的总原始散射回波信号，获取该总原始散射回波信号中与任一发射天线相关的原始散射回波信号，将该原始散射回波信号变换到MIMO阵列方向所对应的空间频率域，确定对应空间谱，将该空间谱应用爆炸反射理论及PSM算法进行波场外推后，依据该MIMO阵列有关的残余相位进行相位补偿，确定最终爆炸场函数，根据该最终爆炸场函数和SIMO叠加原理，确定基于该发射天线的该目标的成像函数，根据SIMO叠加原理，对基于各发射天线的目标的成像函数进行叠加，得到目标的成像函数。本申请还公开了一种基于MIMO阵列的成像装置，可提升成像速度。

技术领域

本申请涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种基于MIMO阵列的成像方法及装置。

背景技术

雷达三维成像系统最常见的是使用二维阵列实现方位高度向快速聚焦结合宽带信号实现距离向的聚焦。然而在毫米波太赫兹频段，二维阵列受限于空间采样率要求，需要的阵元个数较多，尤其是目前毫米波太赫兹器件本身成本就相对较高，导致在现有条件下增加了诸多系统成本。虽然只采用单个阵元进行二维扫描，结合宽带信号也可获取三维聚焦图像，但是数据的获取时间太长，做不到实时成像。

目前基于此类装置的成像算法大多采用基于频率波数域的Range MigrationAlgorithm(RMA)实现实时成像，该类算法相比于时域BP算法具有成像速度快，聚焦效果好的优势，但算法对阵列布置要求较高，限制了其应用。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种基于MIMO阵列的成像方法及装置，可提高成像速度。

为实现上述目的，本申请实施例第一方面提供一种基于MIMO阵列的成像方法，包括：

接收宽带信号经过目标散射后得到的总原始散射回波信号；

获取所述总原始散射回波信号中与MIMO阵列中任一发射天线相关的原始散射回波信号；

将所述原始散射回波信号变换到MIMO阵列方向所对应的空间频率域，确定对应空间谱；

将所述空间谱应用爆炸反射理论及PSM算法进行波场外推后，依据所述MIMO阵列有关的残余相位进行相位补偿，确定最终爆炸场函数；

根据所述最终爆炸场函数，确定基于所述发射天线的所述目标的成像函数；

根据SIMO叠加原理，对基于各发射天线的所述目标的成像函数进行叠加，得到所述目标的成像函数。

进一步地，令所述原始散射回波信号为s₁(x_r，k)，则：

其中，以x方向为MIMO阵列方向，y方向为距离向，MIMO阵列所在的平面的距离向为y＝0，MIMO阵列的发射天线位于(x_t，0)处，接收天线位于(x_r，0)处，k为所述宽带信号不同发射频率所对应的波数，

进一步地，令所述空间谱为S₁(k_xr，k)，则：

其中，k_xr表示x_r对应空间频率域的坐标。

进一步地，所述将所述空间谱应用爆炸反射理论及PSM算法进行波场外推后，依据所述MIMO阵列有关的残余相位进行相位补偿，确定最终爆炸场函数包括：

根据所述空间谱，得到波数域满足的色散关系；

根据所述色散关系，得出频率-波数域中的爆炸场；

根据PSM算法的爆炸场外推特性，得到不同距离的爆炸场；