[发明专利]一种基于多成像字典融合的拐角隐蔽目标成像方法

说明书

本发明公开了一种基于多成像字典融合的拐角隐蔽目标成像方法，解决在城市非视距环境下拐角隐蔽目标成像定位问题。本发明利用MIMO雷达发射电磁波信号通过衍射和反射传播特性进行拐角隐蔽目标成像探测。首先分析了L‑型拐角场景下的衍射和一次反射传播特性；然后基于电磁传播特性构建了衍射和一次反射虚拟雷达阵列，并根据虚拟雷达阵列计算电磁波不同传播路径的时延并建立相应的成像字典，再利用后向投影成像算法得到不同传播路径对应的包含真实目标和虚假目标的原始成像结果；最后将所有的原始成像结果进行乘法融合得到只含有真实目标的雷达图像。本发明实现过程简单，能够得到高质量准确的雷达目标图像，并且能够有效的解决拐角多目标的成像定位问题。

技术领域

本发明属于超宽带MIMO雷达目标成像技术领域，特别是涉及一种基于多成像字典融合的拐角隐蔽目标成像方法。

背景技术

与传统雷达利用电磁波“直视探测”不同，在城市巷战、反恐作战和灾害救援中，具有威胁的目标通常隐藏于复杂建筑环境中，由于被建筑物遮蔽，电磁波无法沿直线传播到威胁或救援目标，只能采用“非直视”方式对其进行探测。由于复杂建筑环境中存在大量的电磁波反射、衍射传播路径，相比电磁透射传播，这些多径传播电磁能量衰减小，可利用传播路径多，多种建筑遮蔽环境均存在，更有利于隐蔽目标探测。因此，多径探测是实现复杂城市环境建筑遮蔽目标探测的最佳方式。

拐角目标探测是多径探测中最典型的一种场景。目前，国内外许多研究机构均开展了利用电磁波多径传播对拐角后隐蔽目标探测的理论与技术研究相关工作。在建筑布局已知的条件下，美国空军实验室的学者在文献(Setlur P,Negishi T,Devroye N,etal.Multipath exploitation in non-los urban synthetic aperture radar[J].IEEEJournal of Selected Topics in Signal Processing,2013,8(1):137-152.)中针对非直视环境下传统合成孔径雷达成像方法失效等问题，分别提出了基于原始时域回波和原始波束形成图像的两种隐藏目标合成孔径雷达成像方法。所提方法仅仅考虑两种典型的电磁波多径传播场景并忽略掉了电磁衍射传播，同时合成孔径雷达因其阵列孔径较大、不易携带、移动灵活性差等缺点，在城市作战环境具有很大的局限性。在文献(Rabaste O,Bosse J,Poullin D,et al.Detection-localization Algorithms in the Around-the-cornerRadar Problem[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,2019.)中，作者提出了利用电磁波多径回波进行目标检测和定位的两种方法，并与传统的匹配滤波算法进行了检测性能比较，但是由于场景几何结果的空间模糊性导致了目标定位精度不高。在复杂的城市环境中，雷达回波信号往往包含了大量杂乱的往返雷达与目标间的多径信号，若直接进行目标检测或者从杂乱的回波信号中分选出不同多径对应的回波峰值信号相对困难，同时要满足对城市作战环境中设备可携带性强、抗干扰能力强、对隐蔽目标的定位精度高等要求，利用超宽带MIMO雷达成像技术对拐角后隐蔽目标进行成像探测具有重要的应用价值。

发明内容

为解决复杂城市环境中拐角隐蔽目标探测问题，本发明提出了一种基于多成像字典融合的拐角隐蔽目标成像方法，能够准确地获得拐角后隐蔽目标的清晰雷达图像。本发明计算简单，且实用性高。在已知建筑布局和雷达位置信息的条件下，首先分析了拐角后非视距区域中的电磁波衍射和一次反射的传播特性，再根据电磁传播特性构建出关于衍射和多种一次反射的虚拟雷达阵列，然后根据虚拟雷达阵列计算衍射和一次反射的电磁波传播时延并建立相应的成像字典，利用后向投影成像算法得到包含真实目标和虚假目标的原始雷达图像，最后对所有的原始雷达图像进行乘法融合得到只包含真实目标的清晰雷达图像。

本发明技术方案如下：

一种基于多成像字典融合的拐角目标成像方法，包括以下步骤：

步骤1：探测场景环境参数设置；