[发明专利]一种基于多径信号的超宽带雷达成像方法

说明书

技术领域

本发明属于超宽带雷达成像技术领域，是一种基于多径信号的超宽带雷达成像方法。

背景技术

在超宽带雷达成像中，如果场景中有较理想的反射体存在，将会产生较强的多径信号，对雷达成像性能造成影响；尤其是在超宽带穿墙成像中，由于墙体、天花板、地面等反射体的存在，多径信号非常丰富，如果使用传统的雷达成像技术，这些多径信号将在图像上形成虚像。但是，反射体的存在使得本应该向四周散射的目标回波被反射回接收天线处，对这些来自不同方向的多径信号加以利用，可以产生大于实际接收天线孔径的有效孔径，提高成像分辨率。

但是要利用多径信号，需要雷达的时间分辨率足够高，能将各个多径信号分离，而超宽带雷达的信号以其具有的超宽频带，相对窄带雷达而言，可以分辨在不同时间接收到的多径信号，从而对其进行相应的处理。

发明内容

本发明提出一种基于多径信号的超宽带雷达成像方法。在成像过程中利用来自不同方向的多径信号增长雷达接收天线孔径，达到提高目标成像分辨率的目的。

本发明的基本思路是：首先，在已知反射体位置的情况下，根据信号传播的路径设置镜像虚拟发射天线和镜像虚拟接收天线；然后，根据成像几何对多径信号进行相位和幅度补偿，并以任意一对发射天线和接收天线进行成像；最后，将各收发天线对的成像结果进行相干叠加，获得最终的图像。本发明只考虑与反射体发生不大于两次反射的多径信号，更多反射次数的多径信号由于强度太弱而忽略。

本发明的技术方案包括以下处理步骤：

第一步，确定虚拟天线位置

根据成像场景中实际发射天线、实际接收天线和反射体位置，根据信号传播路径，在相应位置设置镜像虚拟发射天线和镜像虚拟接收天线。

第二步，多径信号相位和幅度补偿

对被反射体反射的信号在反射过程中变化的幅度和相位进行补偿。信号由第一介质入射到第二介质时，入射角为θ_i，折射角θ_t由Snell定律计算：

sinθisinθt=ϵ2ϵ1---(1)]]>

其中ε₁是第一介质的介电常数，ε₂是第二介质的介电常数；再由Fresnel公式计算出反射电场E_r和入射电场E_i复振幅之比：