[发明专利]一种基于目标轨迹提取的穿墙雷达的成像预处理方法

说明书

技术领域

本发明属于穿墙雷达技术领域，特别涉及穿墙雷达成像技术中的环境干扰抑制技术。

背景技术

穿墙雷达技术，主要是利用雷达电磁波的穿透性对封闭墙体空间内的隐蔽目标进行探测的技术，其在巷战、反恐、救灾等军用及民用领域都有广泛的应用。然而，由于墙体环境的存在，会对最终的雷达成像效果造成一定的影响，这种影响主要包含两个方面，第一，由于实际墙体本身内部存在分层明显以及材料分布不均匀的特点，这就使得电磁波在穿过墙体后出现了折射和散射的情况，最终反映在雷达图像上便会出现目标的扩展或散焦的现象；第二，由于整个封闭空间的存在，使得电磁波极易在目标和墙体间发生反射，形成明显的多径杂波，这些杂波所产生的虚假目标会严重干扰雷达系统对待检目标的后续处理。因此，穿墙雷达中对墙体环境干扰的抑制工作，能够针对性地解决封闭空间场景的干扰问题，提高穿墙雷达的探测性能，是穿墙雷达技术的一个重要研究方向。

针对墙体环境带来的目标扩展和多径杂波这两个问题，目前主要通过建立墙体模型和多径模型进行补偿抑制。在抑制目标扩展方面，我国的国防科技大学就采用了对墙体参数的估计，然后根据估计所得墙体参数来修正电磁波的折射模型，进而对雷达图像中的目标进行扩展抑制和重新定位，在其特定的墙体环境中取得了较好的成像效果，然而，墙体参数的估计较为复杂且精度难以保证，在实际的目标探测中很难对墙体的参数进行有效估计；在抑制多径杂波方面，美国维拉诺瓦大学结合多径杂波的特性，采用了多视角融合的方法来抑制多径效应引起的假目标干扰，通过不同视角多径杂波位置不同的原理实现多径杂波的盲处理，但是多视角数据获取复杂，并且实际融合过程中极易引入误差，对图像中实际的目标存在一定的影响。综上所述，基于模型化的墙体环境干扰抑制方法具有局限性，在实际处理中受环境因素的影响较大。

发明内容

本发明提供一种基于目标轨迹提取的穿墙雷达的成像预处理方法。在目标回波的距离像数据中判定墙体位置，划分探测区域，然后在各区域中提取目标轨迹，在保留目标数据的同时限定轨迹宽度，实现对多径杂波和目标扩展的共同抑制，最终提升目标在雷达图像中的显示效果。

本发明你的技术方案为一种基于目标轨迹提取的穿墙雷达的成像预处理方法，首先在目标回波的对消前距离像基础上确定墙体位置，利用墙体位置划分检测区域；其次，将连续两个周期的距离像做对消处理，凸显目标信息；然后，在对消后距离像的已划分检测区域中，逐周期进行自适应阈值处理，区分目标与背景进而找到目标所在位置并限定目标轨迹宽度；最后，将目标轨迹所覆盖区域的数据进行成像，由此使得所成雷达图像中仅含有目标信息。因此本发明一种基于目标轨迹提取的穿墙雷达的成像预处理方法，该方法包括：

步骤1：确定场景中墙体位置；

对目标回波的原始距离像数据进行多个周期的叠加，找到叠加后距离像数据的最大值部分，该部分定义为Wall₁；再将Wall₁及其附近位置的距离像数据置0，并再次找到最大值部分，定义为Wall₂，记录Wall₁和Wall₂的位置，将Wall₁至Wall₂之间的区域定义为Zone₁，将Wall₂至最远探测距离之间的区域定义为Zone₂；

步骤2：对第i个周期的目标回波原始距离像数据和第i+1个周期的目标回波原始距离像数据做对消处理；

步骤3：在第i个周期的对消后距离像数据中提取目标所在区域，具体包括以下步骤：

步骤3.1：分别在第i个周期的对消后距离像数据的两个区域Zone₁和Zone₂中，利用数据的最大类间方差法求得对应的各自区域的自适应阈值Threshold₁(i)和Threshold₂(i)；

步骤3.2：利用Threshold₁(i)和Threshold₂(i)分别对对消后距离像数据中Zone₁和Zone₂的数据进行二值化处理，得到两个区域的二值化数据Binary_Zone₁(i)和Binary_Zone₂(i)；