[發明專利]一種基于折射波靜校正的穿墻雷達成像校正方法

有效

• 申請號: 202010871065.9
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN111880177B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 李家強;劉然;史佳惠;陳焱博
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S7/40
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發明涉及一種基于折射波靜校正的穿墻雷達成像校正方法，該方法首先讀取每根接收天線回波數據確定電磁波的折射回波時刻，通過基本折射方程可得電磁波在外層墻體內的傳播時延；然后運用相鄰發射天線和相鄰接收天線延遲時之差估計內層墻體中電磁波的傳播時延；最后將各個通道內傳播時延依次相加后運用后向投影算法進行成像，對由于墻體存在產生的電磁波傳播異常進行修正，將成像后的目標位置校正到正確位置。

技術領域

本發明涉及一種基于折射波靜校正的穿墻雷達成像校正方法，屬于穿墻雷達成像領域。

背景技術

穿墻成像雷達作為一種無損檢測技術，能夠探測門后、屋內等視覺非透明障礙物后的目標，在反恐，救災等方面發揮了重要作用，近年來廣泛運用于軍事、民用等領域。在以往穿墻雷達成像算法中，若墻體參數已知，可通過折射定理計算出電磁波的折射點坐標，進而計算出電磁波在墻體內的傳播時延，糾正由墻體存在引起的偏移效應。在實際應用中，墻體一般并非單層均勻介質，且墻體參數為未知，若直接運用成像算法，目標會偏移正確位置，成像質量差。因此考慮未知參數的墻體穿墻成像的時延校正算法是有必要的。

有文獻對未知參數的墻體穿墻成像方法進行了研究，提出了自聚焦算法。對于墻體厚度以及相對介電常數這些先驗信息而言，在實際應用中一般為未知的，該文獻中，作者將這些未知的先驗信息化為一個時延校正量的取值范圍，對該時延校正量取值范圍進行遍歷搜索，運用圖像評價標準圖像熵值來衡量成像的效果，圖像熵值越小代表其聚焦效果越好。該算法雖然有效減化了聚焦時延計算公式，然而引入過多誤差，且時延校正量須多次搜索，計算量大。

因此，如何高效精確計算電磁波在未知參數的墻體內傳播時延，對于成像來說是至關重要的，這一項研究內容在實際應用中具有十分重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于折射波靜校正的穿墻雷達成像校正方法，對于墻體參數未知的情況下，穿墻雷達成像出現目標位置錯誤以及圖像散焦的問題，利用折射靜校正原理對電磁波在墻體內的相對延遲時進行計算，將異常傳播的電磁波進行校正，從而得到真實的場景成像。

本發明為了解決上述技術問題采用以下技術方案：本發明提出了一種基于折射波靜校正的穿墻雷達成像校正方法，基于穿墻成像模型的構建，實現穿墻雷達成像校正方法，其中，穿墻成像模型包括目標物體、墻體、雷達探測裝置；

目標物體和雷達探測裝置分別位于墻體的兩側；

墻體由兩層相對介電常數不同的介質組成，分別為目標物體一側的內層墻體、以及雷達探測裝置一側的外層墻體；

雷達探測裝置與外層墻體的外表面相對接；

雷達探測裝置包括信號發射裝置和信號接收裝置，其中信號發射裝置和信號接收裝置分別與外層墻體的外表面相對接；

針對信號發射裝置中發射天線的發射信號經過兩層墻體折射后到達目標物體，再由目標物體反射，經兩層墻體折射后由信號接收裝置中接收天線所接收的過程，通過步驟1至步驟3，實現穿墻雷達成像校正方法；

步驟1.基于1≤m≤M、1≤n≤N，采集第m根發射天線發射的發射信號，由第n根接收天線所接收對應該發射信號的接收信號的折射波分別在折射面1的回波時刻q_mn和折射面2的回波時刻p_mn，分別組成折射波在折射面1的延遲時矩陣q和折射波在折射面2的延遲時矩陣p，其中，M表示發射天線的總數，N表示接收天線的總數，折射面1為內層墻體與空氣接觸的界面，折射面2為兩層墻體接觸的界面；

步驟2.根據p，并結合第m根發射天線與第n根接收天線之間的距離x_mn，獲得各發射信號在外層墻體中的傳播時延τ_mn2、以及分別對應各發射信號的各接收信號在外層墻體中的傳播時延τ'_mn2；