[發(fā)明專利]超寬帶穿墻雷達隱藏運動目標檢測與成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310606333.4
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103605130A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 歐陽繕;李育暉;謝躍雷;晉良念;劉慶華;蔣俊正;陳紫強;肖海林;李民政;謝武
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超寬帶穿墻雷達運動目標檢測領(lǐng)域，具體涉及一種超寬帶穿墻雷達隱藏運動目標檢測與成像方法。

背景技術(shù)

超寬帶穿墻雷達的高分辨率、抗干擾性強等優(yōu)點使其在醫(yī)療、救援、反恐以及監(jiān)視等領(lǐng)域具有重要的應用前景，在穿墻成像的實現(xiàn)中對于墻體后運動目標的檢測與識別更是成為了近幾年國內(nèi)外研究的重點與難點。與靜止目標不同，超寬帶穿墻雷達的運動目標成像過程需要將每個時刻成像點通過目標的運動軌跡整合統(tǒng)一，才能實現(xiàn)對目標的位置甚至形狀的還原。在目標運動的過程中，由于天線位置固定，對于目標體做的水平直線、非水平直線以及隨機曲線運動軌跡而言，每個時刻的成像過程相互獨立。傳統(tǒng)的超寬帶穿墻雷達運動目標成像多采用后向投影法，該算法計算量過大，不利于實時成像，且不能對目標邊界形狀進行還原。現(xiàn)有的超寬帶雷達運動目標邊界還原算法通過天線與目標體的幾何關(guān)系，找出每相鄰時刻間成像點之間的關(guān)系，進行成像。雖然此類算法能夠?qū)崿F(xiàn)運動目標體水平直線、非水平直線以及隨機曲線運動軌跡的成像，重建目標邊界情況。然而，在噪聲環(huán)境下成像效果不佳，成像點數(shù)受到天線制約，邊界還原的精確度較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超寬帶穿墻雷達隱藏運動目標檢測與成像方法，該方法具有成像精確度高、抗噪性強和復雜度低的特點。

為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種超寬帶穿墻雷達隱藏運動目標檢測與成像方法，包括如下步驟：

第一步，以墻體水平直線為橫坐標，根據(jù)逆合成孔徑雷達原理，將具有1個發(fā)射天線和N個接收天線的收發(fā)分置天線固定，待掃描區(qū)域內(nèi)的目標體運動完畢后，得到該掃描區(qū)域所有時刻電磁回波的準波前函數(shù)；

第二步，取某時刻電磁回波作為研究對象，并將收發(fā)分置天線中的發(fā)射天線和其中一個接收天線的坐標視為橢圓的2個焦點，電磁回波路徑視為橢圓的長軸，根據(jù)此關(guān)系構(gòu)造橢圓包絡(luò)線；其中一發(fā)N收的收發(fā)分置天線可構(gòu)造N條均與目標體的邊界相切的橢圓包絡(luò)線，N條橢圓包絡(luò)線形成橢圓包絡(luò)線簇；

第三步，選取距離橢圓包絡(luò)線簇最短的一點作為中心點，并在該中心點兩側(cè)的橢圓包絡(luò)線簇邊界上取一定數(shù)量的點作為成像點；其中，以最左的點、最右的點和中心點三點成圓構(gòu)造此時刻目標邊界的實際等效圓；

第四步，將此時刻與上一時刻實際等效圓的半徑和圓心做平均處理，得到該兩相鄰時刻的平均等效圓，記錄平均等效圓的圓心坐標；

第五步，選取下一時刻為研究對象，重復第二步到第四步，直至所有時刻均處理完畢；

第六步，將得到的平均等效圓圓心坐標軌跡視為目標體運動軌跡；根據(jù)此軌跡結(jié)合各個時刻中的成像點，對其進行平移整合至第一個時刻上，即可完成對運動目標體邊界的還原。

上述方案中，所述收發(fā)分置天線中接收天線的個數(shù)N的取值范圍介于2～6之間。

上述方案中，所述收發(fā)分置天線為一發(fā)四收天線，其可構(gòu)造四個均與目標體的邊界相切的橢圓包絡(luò)線。

本發(fā)明采用了橢圓包絡(luò)線運動目標邊界成像算法來實現(xiàn)超寬帶穿墻雷達隱藏運動目標檢測與成像，該算法通過一發(fā)多收天線間與目標體在每個時刻的幾何關(guān)系，構(gòu)造與目標體邊界相切的橢圓包絡(luò)線簇，算法從原理上最大程度的減少噪聲對算法的影響。通過選取橢圓包絡(luò)線簇上的三點來構(gòu)造此時刻目標邊界的實際等效圓，將相鄰時刻的實際等效圓做平均處理得到平均等效圓。對所有時刻進行相同處理后，所得到的平均等效圓圓心軌跡即可視為目標體邊界的運動軌跡，將所有時刻成像點數(shù)經(jīng)過軌跡函數(shù)進行整合統(tǒng)一，便能夠得到目標體邊界形狀的信息，完成成像過程。收發(fā)分置天線在超寬帶雷達中具有很強的實用性。算法采用一發(fā)多收天線。收發(fā)分置天線具有回波信息豐富，抗干擾等特點。在保證正常構(gòu)造橢圓包絡(luò)線簇的同時，收發(fā)分置天線增加了每時刻成像點數(shù)的精確性與準確度。同時，收發(fā)分置天線可拓展至大規(guī)模雷達陣列。因此，對于超寬帶穿墻雷達實際應用具有極大的意義。

本發(fā)明與現(xiàn)有的超寬帶穿墻雷達運動目標成像算法相比，具有以下優(yōu)點：

（1）降低計算復雜度，更適用于實時成像。目前大部分的成像算法均要耗費較多的計算時間，特別是算法中包含能量疊加或是傅里葉變換的應用，均需要較多計算時間。相對而言，本發(fā)明基于回波路徑與天線的幾何關(guān)系，構(gòu)造橢圓包絡(luò)線簇，大大降低了復雜度，提高算法實時性。