[发明专利]一种基于回波扩展熵的穿墙雷达成像方法

说明书

技术领域

本发明属于穿墙雷达成像技术领域，具体涉及一种根据离散无记忆信源扩展熵值原理，对天线阵元所接收的回波信号进行扩展，并求其熵值，再利用熵值设置门限，消除墙体的影响，实现目标成像的方法。

背景技术

随着经济社会的飞速发展，无论是军用方面还是民用方面，都迫切地需要穿墙成像(Through Wall Image，TWI)技术。由于穿墙雷达采用窄脉冲发射信号，具有带宽大、分辨率高、穿透非金属介质能力强的特性，并且不会对人体造成损害。目前，穿墙雷达成像技术被广泛应用于非侵入式探测领域，如巷战中，及时发现隐蔽在障碍物后的敌人，减少战士伤亡；反恐行动中，有效地监视恐怖分子的行动，确认人质安全并实施救援；重大灾害后(如地震)，在废墟中搜寻生还者，以便能够及时进行救援，最大程度地挽救生命；在火车站、飞机场等公共场合，对旅客的行李进行安检，以确保群众生命财产安全。

穿墙成像过程中，接收天线阵元接收到的回波信号必然会包含大量强杂波信号(如墙体散射)，而这些杂波信号通常强度大，使得目标信号淹没在这些杂波信号中，从而无法对目标清晰成像。因此，为了实现穿墙目标成像，必须对回波信号进行处理，消除不需要的杂波信号，使得目标能够清晰地呈现出来。

针对这一问题，国内外的科研人员进行了深入的研究，提出了不少成像算法。其中，背景对消法能够很好地消除墙体散射等杂波信号，对墙后目标进行成像。然而在实际应用中，该方法不易实现，因为我们不可能将墙后物体移除后对背景进行测量。基于时间门限的算法，是通过设置时间门限将接收回波信号的前部滤除，以此消除墙体散射信号，达到穿墙成像的目的。但是，时间门限选择不当，往往会导致部分目标信号也被消除。其他一些算法，如增加阵元数目，以提高成像精度，而这对硬件要求很高，成本大，穿墙雷达设计将更为复杂。

因此，如何在减少阵元的情况下，通过算法处理消除杂波信号的影响，提高成像精度是本领域技术人员所急需解决的难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于回波扩展熵的穿墙雷达成像方法，针对现有天线阵元多的问题，通过减小阵元数目，利用回波扩展熵值设定门限，增大门限可调范围，消除墙体强杂波的影响，提高成像精度，实现穿墙目标成像。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于回波扩展熵的穿墙雷达成像方法，具体步骤包括：

(1)建立穿墙成像模型，获得原始信号数据：

利用均匀分布于测线的自发自收天线阵列，依次发射并接收信号，并且导出未经处理的成像图；

(2)对天线阵元所接收的回波信号进行扩展：

收发天线阵元数目为N，对接收天线接收到的原始回波信号做时间采样，采样点数为M，构成M×N的矩阵e，对矩阵e做如下处理：

q(m,n)=e(m,n)2Σk=0N-1e(m,k)2,]]>m＝0,1,2,...,M-1，n＝0,1,2,...,N-1