[發明專利]一種適用于復雜多徑環境下的超寬帶層析成像方法

有效

• 申請號: 202110774932.1
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113447915B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 郭世盛;陳家輝;張揚;汪育苗;曾騁;崔國龍;孔令講;楊曉波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/02
• 分類號: G01S13/02;G01S13/88;G01S13/89
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.一種適用于復雜多徑環境下的超寬帶層析成像方法，其特征在于，包括：

S1、數據采集：采用一發一收超寬帶雷達對場景進行多位置多視角掃描，接收天線對透射信號進行接收；

S2、對步驟S1接收到的所有信號進行波形重構：采用基于互相關的時延估計算法獲取不同傳播路徑的時延，然后對低于檢測門限的雜波進行濾除；

S3、對步驟S2重構波形中的多徑回波進行抑制，根據抑制后的回波進行直達路徑時延的估計；具體包括以下分步驟：

步驟3-1：I類多徑抑制

首先要考慮I類多徑，I類多徑只在側墻上反射一次，將每個采樣路徑的數據進行反向投影成像，將I類多徑的能量集中于反射區域上；具體的，第v條采樣路徑下的成像結果表示為：

其中，X_v為在第v條路徑下所有采樣位置的集合，d(r,L)為收發天線到像素點r的距離；

然后計算收發天線與反射點的距離并除以光速，得到的時延值堆積為候選時延向量τ'_m,v，將τ'_m,v與重構的時延向量τ_m,v進行匹配，從而確定I類多徑的時延值，具體為：

其中，σ_z為距離分辨率；

步驟3-2：直達波估計

通過估計最大幅度值從而確定直達路徑對應的時延值，數學表達式為：

其中，為位置X_m,v處估計得到的直達波的時延值；

S4、根據直達路徑時延與系統矩陣、場景向量的關系，建立信號模型；

S5、基于建立的信號模型，利用基于曲率因子修正的總變分算法進行反演成像；曲率因子的表達式為：

C_i＝||u_ηη|-|u_ηηu_ξξ||

其中，u_x表示圖像O水平方向的一階梯度，u_y表示圖像O垂直方向的一階梯度，u_xx表示圖像O水平方向的二階梯度，u_yy表示圖像O垂直方向的二階梯度，u_ηη為沿著圖像O梯度方向的二階梯度，u_ξξ為垂直于圖像O梯度方向的二階梯度，u_xy表示先沿圖像O水平方向的一階梯度再沿圖像O垂直方向的一階梯度。

2.根據權利要求1所述的一種適用于復雜多徑環境下的超寬帶層析成像方法，其特征在于，步驟S3所述對步驟S2重構波形中的多徑回波進行抑制，具體為對步驟S2重構波形中的側墻反射路徑進行抑制。

3.根據權利要求2所述的一種適用于復雜多徑環境下的超寬帶層析成像方法，其特征在于，具體的：根據側墻反射路徑均會聚焦于側墻的某些散射點上，采用后向投影算法進行聚焦成像，通過計算傳播時延值并與回波中的峰值匹配從而對側墻反射路徑抑制。

4.根據權利要求3所述的一種適用于復雜多徑環境下的超寬帶層析成像方法，其特征在于，步驟S4所述建立信號模型，具體為：完成所有掃描位置處直達波時延估計后，將測量值構成測量向量，即K為測量值數量，將場景離散為N個網格，場景向量表示為構建的信號模型表示為

P＝WΟ

其中，W為系統矩陣，ε表示相對介電常數，r₁,r₂,...,r_N為網格的位置向量，c為光速。

5.根據權利要求4所述的一種適用于復雜多徑環境下的超寬帶層析成像方法，其特征在于，步驟S5具體為：

反演成像的目標函數為：

其中，W為系統矩陣，β_i為二元權重因子，當曲率因子大于某個固定門限時為0，否則為1。