[发明专利]一种用于近程MIMO成像的传播损耗补偿方法

权利要求书

1.一种用于近程MIMO成像的传播损耗补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)，首先根据MIMO阵列的布局情况，建立坐标系确定接收信号b(x_Tx，x_Rx，y_Tx，y_Rx，k)与收发天线坐标、频率对应关系；

步骤(2)，对步骤(1)的结果关于坐标(x_Tx，x_Rx，y_Tx，y_Rx)作四维傅里叶变换得到b(k_{x_T}，k_{x_R}，k_{y_T}，k_{y_R}，k)；

步骤(3)，对步骤(2)作式(11)所示的变量代换，得到其中，式(11)为：

kx=kx_T+kx_Rky=ky_T+ky_Rkz=kz_T+kz_R---(11)]]>

步骤(4)，对步骤(3)的结果乘以传播损耗补偿因子

步骤(5)，对步骤(4)的结果作三维逆傅里叶变换。

2.如权利要求1所述的用于近程MIMO成像的传播损耗补偿方法，其特征在于，发射单元坐标(x_Tx，y_Tx，0)，接收单元坐标(x_Rx，y_Rx，0)，待测目标坐标位置(x，y，z)，其像函数为f(x，y，z)，考虑电磁波传输过程中的空间衰减，信号由发射单元发射经过目标散射后，接收单元信号为

s(xTx,xRx,yTx,yRx,k)=14πRTxRRx·f(x,y,z)·e-jkRTx·e-jkRRx---(5)]]>

其中，k＝ω/c表示波数，ω表示工作角频率，c为电磁波在自由空间中传播速度；电磁波由发射单元传播到目标区域距离为R_Tx，经由目标散射后，由目标传播到接收单元距离为R_Rx，具体表示如下：

RTx=(xTx-x)2+(yTx-y)2+z2RRx=(xRx-x)2+(yRx-y)2+z2---(6)]]>

对式(5)关于距离坐标进行4D空间傅里叶变换，分成两个2D空间傅里叶变换的乘积，式(5)的4D空间傅里叶变换化为

S(kx_T,kx_R,ky_T,ky_R,k)=14πf(x,y,z)·ST(kx_T,ky_T.k)·SR(kx_R,ky_R,k)---(7)]]>

ST(kx_T,ky_T,k)=∫∫1(xTx-x)2+(yTx-y)2+z2·e-jk(xTx-x)2+(yTx-y)2+z2·e-jkx_T·xTx·e-jky_T·yTxdxTxdyTx---(8)]]>

SR(kx_R,ky_R,k)=∫∫1(xRx-x)2+(yRx-y)2+z2·e-jk(xRx-x)2+(yRx-y)2+z2·e-jkx_R·xRx·e-jky_R·yRxdxRxdyRx---(9)]]>

根据驻定相位原理，求解式(7)，得

S(kx_T,kx_R,ky_T,ky_R,k)=-f(x,y,z)·πkz_T1/2·kz_R1/2k3·z3·exp[-j(kz_T+kz_R)·z]·exp[-j(kx_T+kx_R)x]·exp[-j(ky_T+ky_R)y]---(10)]]>

其中，kz_T=k2-kx_T2-ky_T2,]]>kz_R=k2-kx_R2-ky_R2.]]>

进行变量代换，令

kx=kx_T+kx_Rky=ky_T+ky_Rkz=kz_T+kz_R---(11)]]>

则(10)式化为

S(kx_T,kx_R,ky_T,ky_R,k)=-f(x,y,z)·πkz_T1/2·kz_R1/2k3·z3·exp[-jkx·x-jky·y-jky·z]---(12)]]>

设目标区域函数为O(x，y，z)，则其回波函数表示为

b(kx_T,kx_R,ky_T,ky_R,k)=∫∫∫O(x,y,z)S(kx_T,kx_R,ky_T,ky_R,k)dxdydz=-πkz_T1/2·kz_R1/2k3z3·∫∫∫O(x,y,z)f(x,y,z)·exp(-jkx·x-jky·y-jkz·z)dxdydz---(13)]]>

于是，像函数

f(x,y,z)=-∫∫∫k3z3πkz_T1/2·kz_R1/2·b(kx_T,kx_R,ky_T,ky_R,k)dkxdkydk=-∫∫∫k3z3πkz_T1/2·kz_R1/2·(kkz_T+kkz_R)-1·b‾(kx,ky,kz)dxxdkydkz=FFT3D-1[-k2z3π·kz_T1/2·kz_R1/2(kz_T+kz_R)·b‾(kx,ky,kz)]---(14)]]>

式中，即为双站RMA传播损耗补偿因子。