[发明专利]一种用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超宽带穿墙成像系统中的成像方法，具体地说涉及一种在有限距离下超宽带穿墙雷达系统对墙后隐藏目标边界成像技术。

背景技术

国内外普遍采用非相干方法和相干方法来实现超宽带穿墙成像。非相干方法采用三圆定位(Trilateration)原理来确定目标的位置，虽然硬件简单，但是需要求解一个复杂的方程组，并且存在多个目标时难以求解。相干方法一般是利用时域后向投影(Back-Projection，BP)算法成像，这种算法硬件简单，精度高，但是计算量较大，很难做到实时处理，成像效果也不尽人意。

近年来，有学者提出了基于逆边界散射变换的成像算法，该算法主要是利用了目标边界形状和接收脉冲延迟之间存在逆边界散射变换(IBST，Inverse Boundary Scattering Transform)的特性，其最大的优越性在于直接完成由准波前到目标边界的转换计算，计算时间非常短，且可以对目标边界形状清晰成像。如图1所示全向天线沿x轴方向移动扫描，天线扫描到位置(X，0)时，回波沿与目标边界垂直方向返回，根据每一个天线扫描位置处的回波可以得到发射脉冲的相应延迟t，接收回波准波前Y＝ct/2，提取出所有天线回波准波前即构成了图2中数据空间，由图中几何关系可以得到BST变换，它描述了目标边界点x，y)与准波前(X，Y)之间的关系：

X=x+ydy/dx,Y=y1+(dy/dx)2]]>

那么，其逆变换就解决了从接收准波前到目标边界的重建问题。

BST的逆变换(IBST)为：

x=X-YdY/dX,y=Y1-(dY/dX)2]]>(|dY/dX|≤1)

因此，从接收回波中提取出目标边界对应的准波前信息进行IBST，便可以得到目标边界点(x，y)，从而实现对目标边界成像。

但是在穿墙雷达应用中，由于墙体的存在，电磁波在墙体与空气交界处发生折射，使得这种成像算法中的几何关系不再成立，并且每个收/发复用天线入射角及折射角均不同，电磁波在墙体中速度也发生改变，此时使用IBST变换计算出来的目标边界存在较大的误差，边界形状也会发生一定变形。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法，以克服公知技术中穿墙成像方法中计算效率低的缺点，

为实现上述目的，本发明考虑到穿墙成像模型中墙体对电磁波传播的影响，在提取目标回波准波前后，根据建立的墙体模型计算出准波前所对应的曲线簇的包络线，即为目标边界，由此提供了一种用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像算法。

具体地说，本发明提供的用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法，其主要步骤如下：

1)建立穿墙雷达目标边界成像场景中墙体模型，设置成像所需系统参数；