[發明專利]一種基于多徑利用的穿墻雷達建筑墻體位置獲取方法

在審

• 申請號: 201810994976.3
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108919259A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 崔國龍;郭世盛;肖新劍;陳芳香;李虎泉;曹凌霄;陳國浩;孔令講;楊曉波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S7/41
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發明公開一種基于多徑利用的穿墻雷達建筑墻體位置獲取方法，首先利用二維單元平均恒虛警檢測方法對原始雷達圖像進行二值化；其次，通過聚類方法將二值化雷達圖像中具有高像素密度的圖像區域劃分成多個點簇區域，在聚類過程中將像素點較少的點簇區域置零；再次，取聚類處理后的各個圖像區域的幾何中心作為各個點簇區域的坐標值；然后，通過分析多幀雷達圖像中各個聚類區域的位置變化特征，依次對每一幀圖像中的各個聚類區域屬性進行判定；最后，利用真實目標與后墻二次多徑假目標間的幾何關系得到后墻內表面的縱坐標，根據真實目標與前后墻振蕩一次多徑的幾何關系求得前墻內表面的縱坐標。

技術領域

本發明屬于穿墻雷達成像領域，特別涉及一種穿墻雷達建筑布局獲取技術。

背景技術

穿墻雷達成像技術主要是利用電磁波穿透建筑墻體等障礙物，對密閉建筑物內隱藏目標進行檢測、定位和識別，同時對建筑物布局進行成像，在反恐、公安執法、災難救援等領域具有重大的應用價值。電磁波在建筑環境中傳播時，存在許多不同的傳輸路徑，其中從天線發射打到目標然后直接反射回接收雷達的路徑稱為直接路徑，由于建筑物墻體的存在，電磁波從發射天線發射出去之后會在墻體表面進行一次或者多次反射后再經過目標反射回接收雷達，或者先打到目標，然后再反射到建筑物內部墻面，最后反射回接收天線，這都會造成雷達圖像中存在多徑假目標。多徑假目標與真實目標之間存在一定的幾何關系，傳統方法主要研究多徑假目標的形成原理及剔除問題，缺乏利用多徑假目標與真實目標的幾何關系進行建筑布局獲取相關技術的研究。在實際探測中，建筑物墻體的位置信息并非事先已知；與此同時，多徑假目標的抑制需要借助建筑墻體的幾何信息。因此，開展基于多徑利用的建筑布局獲取方法的研究具有重要的價值。

國內外許多研究機構開展了建筑布局成像方法的研究。電子科技大學提出了一種穿墻雷達多視角建筑布局成像方法(Y.Jia,G.Cui,et al,“Multichannel and multiviewimaging approach to building layout determination of through-wall radar[J].IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters,2014.)，基于在多個視角采集得到的合成孔徑雷達回波，作者首先采用后向投影成像算法形成多幅包含部分墻體圖像的單視角建筑布局圖像，然后采用M-N-K檢測器融合多幅單視角建筑布局圖像，形成一幅包含全部墻體圖像的二值化建筑布局全景圖像。國防科學技術大學提出了一種基于多發多收穿墻雷達的建筑布局成像方法(Y.Song,J.Zhu,et al,Grating lobes suppression for ultra-wideband MIMO radar imaging,2017 3rd IEEE International Conference onComputer and Communications(ICCC),Chengdu,2017.)，作者通過利用大孔徑MIMO天線陣列實現對建筑結構的探測成像，通過后向投影成像算法得到建筑場景的原始圖像，然后利用提出的功率譜相干因子加權方法對原始雷達圖像進行處理，從而得到高質量的建筑布局成像結果。上述方法均是通過對建筑物墻體進行成像方法獲取到建筑墻體、內部家具等物體的圖像信息，均需要較大的天線實孔徑或者合成孔徑。這對實際探測造成了極大的不便，同時也會帶來探測成本的增加。通過利用多徑假目標與真實目標間的幾何關系，利用目標運動時雷達圖像中各類目標圖像的變化特征，實現對建筑墻體幾何位置的獲取，可以在雷達陣列孔徑有限的條件下不移動天線陣列實現建筑墻體幾何信息獲取的目的。因此，研究基于多徑利用的建筑墻體位置獲取方法在穿墻雷達探測領域具有重要的價值。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于多徑利用的穿墻雷達建筑墻體位置獲取方法，利用穿墻探測圖像中存在的多徑假目標進行墻體位置的計算。

本發明采用的技術方案為：一種基于多徑利用的穿墻雷達建筑墻體位置獲取方法，處理流程如圖1所示，包括以下步驟：

S1：探測場景及多徑假目標定義