[發明專利]基于MIMO陣列的成像方法及裝置有效
| 申請號： | 201911163722.8 | 申請日： | 2019-11-22 |
| 公開（公告）號： | CN110988869B | 公開（公告）日： | 2022-02-11 |
| 發明（設計）人： | 李超;楊冠;高航;方廣有 | 申請（專利權）人： | 中國科學院電子學研究所 |
| 主分類號： | G01S13/89 | 分類號： | G01S13/89;G01S7/41 |
| 代理公司： | 中科專利商標代理有限責任公司 11021 | 代理人： | 任巖 |
| 地址： | 100190 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 mimo 陣列 成像 方法 裝置 | ||
一種基于MIMO陣列的成像方法，應用于信號處理技術領域，包括：接收寬帶信號經過目標散射后得到的總原始散射回波信號，獲取該總原始散射回波信號中與任一發射天線相關的原始散射回波信號，將該原始散射回波信號變換到MIMO陣列方向所對應的空間頻率域，確定對應空間譜，將該空間譜應用爆炸反射理論及PSM算法進行波場外推后，依據該MIMO陣列有關的殘余相位進行相位補償，確定最終爆炸場函數，根據該最終爆炸場函數和SIMO疊加原理，確定基于該發射天線的該目標的成像函數，根據SIMO疊加原理，對基于各發射天線的目標的成像函數進行疊加，得到目標的成像函數。本申請還公開了一種基于MIMO陣列的成像裝置，可提升成像速度。
技術領域
本申請涉及信號處理技術領域，尤其涉及一種基于MIMO陣列的成像方法及裝置。
背景技術
雷達三維成像系統最常見的是使用二維陣列實現方位高度向快速聚焦結合寬帶信號實現距離向的聚焦。然而在毫米波太赫茲頻段，二維陣列受限于空間采樣率要求，需要的陣元個數較多，尤其是目前毫米波太赫茲器件本身成本就相對較高，導致在現有條件下增加了諸多系統成本。雖然只采用單個陣元進行二維掃描，結合寬帶信號也可獲取三維聚焦圖像，但是數據的獲取時間太長，做不到實時成像。
目前基于此類裝置的成像算法大多采用基于頻率波數域的Range MigrationAlgorithm(RMA)實現實時成像，該類算法相比于時域BP算法具有成像速度快，聚焦效果好的優勢，但算法對陣列布置要求較高，限制了其應用。
發明內容
本申請的主要目的在于提供一種基于MIMO陣列的成像方法及裝置，可提高成像速度。
為實現上述目的，本申請實施例第一方面提供一種基于MIMO陣列的成像方法，包括：
接收寬帶信號經過目標散射后得到的總原始散射回波信號；
獲取所述總原始散射回波信號中與MIMO陣列中任一發射天線相關的原始散射回波信號；
將所述原始散射回波信號變換到MIMO陣列方向所對應的空間頻率域，確定對應空間譜；
將所述空間譜應用爆炸反射理論及PSM算法進行波場外推后，依據所述MIMO陣列有關的殘余相位進行相位補償，確定最終爆炸場函數；
根據所述最終爆炸場函數，確定基于所述發射天線的所述目標的成像函數；
根據SIMO疊加原理，對基于各發射天線的所述目標的成像函數進行疊加，得到所述目標的成像函數。
進一步地，令所述原始散射回波信號為s1(xr，k)，則：
其中，以x方向為MIMO陣列方向，y方向為距離向，MIMO陣列所在的平面的距離向為y＝0，MIMO陣列的發射天線位于(xt，0)處，接收天線位于(xr，0)處，k為所述寬帶信號不同發射頻率所對應的波數，
進一步地，令所述空間譜為S1(kxr，k)，則：
其中，kxr表示xr對應空間頻率域的坐標。
進一步地，所述將所述空間譜應用爆炸反射理論及PSM算法進行波場外推后，依據所述MIMO陣列有關的殘余相位進行相位補償，確定最終爆炸場函數包括：
根據所述空間譜，得到波數域滿足的色散關系；
根據所述色散關系，得出頻率-波數域中的爆炸場；
根據PSM算法的爆炸場外推特性，得到不同距離的爆炸場；
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