[发明专利]基于电磁计算的全息穿透成像雷达杂波抑制方法

说明书

本发明提供一种基于电磁计算的全息穿透成像雷达杂波抑制方法，应用于对位于非平整表面介质内部的目标进行成像时的杂波抑制。技术方案包括以下步骤：根据全息穿透成像雷达的发射信号，以及测得的介质非平整表面起伏、介质介电常数，利用电磁计算方法计算出表面杂波；通过自适应幅相校准处理先对表面杂波进行预处理，再进行对消处理，得到表面杂波抑制后的回波数据。通过上述处理步骤，就完成了非平整表面介质产生的表面杂波的抑制。本发明适用性较强，可以有效抑制非平整表面介质产生的强杂波，有利于深埋目标的检测和鉴别，使得表面杂波无法掩埋目标像或形成伪像，改善后续的成像质量。

技术领域

本发明涉及全息穿透雷达成像技术领域，特别涉及一种利用全息穿透成像雷达进行成像时，对非平整表面引起的杂波进行抑制的方法。

背景技术

全息穿透成像雷达利用电磁波的穿透特性和微波全息成像工作原理，通过二维合成孔径扫描获取雷达回波数据，利用回波数据幅度和相位信息进行相干处理得到成像结果，其成像结果以二维图像直观地呈现介质内埋藏目标或者材料缺陷的高分辨率图像，具有空间分辨率高、快速、无损等优点，可广泛应用于无损检测和建筑工程等领域。

利用全息穿透成像雷达对位于介质内部的目标进行成像时，接收的回波信号中，除目标回波外，还包含各种不同来源的杂波，如天线间的直接耦合波、空气-介质交界面的表面杂波、介质内腔隙颗粒等杂散物体造成的散射波等。其中，对于非平整表面介质引起的杂波，其幅度和相位随介质表面起伏变化而变化，尤其对于表面起伏可与发射波长相比拟的非平整介质表面而言，表面杂波没有一致的规律，利用现有方法难以有效去除，且介质表面相较于介质内埋藏目标距离天线更近，电磁波传输过程中损耗更小，因此一般来说表面杂波远大于目标回波，这使得目标回波淹没于表面杂波等杂波之中。因此对于全息穿透成像雷达非平整表面介质而言，表面杂波的抑制是成像中能够检测目标、识别目标形状及大小的关键。

现有的非平整表面介质表面杂波抑制方法，包括文献“Razevig V V,Zhuravlev AV,Bugaev A S,et al.Imaging under irregular surface using microwave holography[C].Progress in Electromagnetics Research Symposium-fall.2017:172-177.”提出的基于几何光学法拟合表面杂波的杂波抑制，该方法将电磁波传播过程简化为从点源处幅射的射线传播至介质表面，再原路返回的过程，这使得对表面杂波的拟合精度不高，有可能存在残余表面杂波；“Mintai Li,Chunlin Huang,Yi Su.A Method of RemovingInterference Fringes on Spherical Subsurface Imaging with Continuous WavePenetrating Radar[C].GPR2016,HongKong,China”提出的对球面介质利用其形成的表面杂波所具有的回波特征，识别并有效抑制杂波，该方法能有效抑制杂波，但只适用于特定形状的非平整表面介质。

在实际应用中非平整表面是常见的一类介质表面形状，抑制这类非平整表面产生的杂波对于全息穿透成像雷达技术的工程应用十分重要。现有针对非平整表面的杂波抑制方法均具有一定的局限性，为此，本文提出了一种基于电磁计算的全息穿透成像雷达非平整表面杂波抑制方法，该方法能够有效提高非平整表面杂波的拟合精度，且对介质非平整表面不作特定的要求，杂波抑制效果更好，适用范围更广。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于电磁计算的全息穿透成像雷达杂波抑制方法，对位于非平整表面介质内部的目标进行成像时，可以有效抑制表面杂波。该方法基于介质特性和非平整表面起伏特性，采用电磁计算方法计算出表面杂波，并通过自适应幅相校准处理使计算出的表面杂波与原始的回波数据匹配，最终通过对消处理得到非平整表面杂波抑制后的回波数据，进而通过后续的全息成像处理得到杂波抑制后的目标图像。