[发明专利]多发多收穿墙雷达成像后前后墙振荡一次多径抑制方法

说明书

本发明公开了一种多发多收穿墙雷达成像后前后墙振荡一次多径抑制方法。其包括在得到原始的雷达图像后，将原始雷达图像进行二值化，提取出原始图像内所有目标的中心值，计算目标电磁波的直接传播距离和多径传播距离，并计算出归一化多径误差系数和误差门限值，从而对原始图像的目标进行判定，最后剔除多径假目标，实现多径抑制，实现有效识别雷达图像中的真实目标和它们的两种前后墙振荡一次多径假目标，在抑制多径假目标的同时不会造成真实目标的丢失，同时能够完善地考虑单程多径中的两种不同多径形态，对多径抑制全面完整不出现遗漏，保证了穿墙雷达在密闭建筑物探测环境中的实用效果，为操作人员做出正确的决策提供了有力的保障。

技术领域

本发明属于穿墙雷达成像技术领域，尤其涉及一种多发多收穿墙雷达成像后前后墙振荡一次多径抑制方法。

背景技术

穿墙雷达成像技术主要是利用电磁波穿透建筑物墙体等障碍物，对密闭的建筑物内的静止或移动目标进行检测、定位和识别，同时对建筑物布局进行成像，在反恐、公安执法、灾难救援等领域具有重大的应用价值。理想情况下穿墙雷达在探测密闭空间时，发射出的电磁波信号仅仅经过目标的后向散射就回到接收机，因此接收机接收到的回波信号仅包含目标的回波信号；但在实际应用，信号很可能在传播过程中还经过墙体、天花板或地板以及建筑物内其他物体的多次折射或反射，再被接收，因此接收到的回波信号中不仅仅有目标的回波分量和噪声，还会包含多径的回波分量，会导致在雷达成像中出现多径假目标。

根据多径的不同情况，在MIMO穿墙雷达中，将仅在发射时经过多径传播，在接收时直接由目标回到接收天线多径假目标，或在发射时电磁波直接从接收天线传播到目标，仅在接收时经过多径回到接收天线的多径，称为单程多径；在接收和发射时同时经由多径路径传播的多径，称为双程多径。

前后墙振荡一次多径是MIMO(Multiple Input Multiple Output，多发多收)穿墙雷达应用中常见的典型的单程多径，其多径路线可能出现在发射天线-目标阶段，也有可能出现在目标-接收天线阶段，因此在聚焦成像时，多径会分裂为两个高亮区域，在没有先验信息的情况下，这两个多径假目标会导致虚警，并判别为两个真实目标，严重影响穿墙雷达的成像质量。因此，密闭建筑物中穿墙成像对这类多径假目标的抑制十分重要。

国内外许多大学以及研究机构均有许多关于多径干扰抑制方法的研究。电子科技大学提出了一种基于子孔径成像的多径抑制方法(Z.X.Li,Y.Jia,et al,“A novelapproach of multi-path suppression based on sub-aperture imaging in through-wall-radar imaging”,IEEE Radar Conference,2013.)，该文章阐述了多径的特性，即多径位置随着天线阵列移动而移动，但目标位置始终不变，只要将不同天线阵列的雷达成像进行相乘融合即可达到多径抑制的目的。美国维拉诺瓦大学提出了一种基于点扩散函数的多径抑制方法(Setlur P,Alli G,Nuzzo L.Multipath exploitation in through-wallradar imaging via point spread functions[J].IEEE Transaction on ImageProcessing.2013.)，它把多径假目标反推并与其对应的真实目标关联，将多径假目标的幅度值转而叠加到该真实目标上，在抑制多径幅度的同时能够提高目标位置的信杂比。国防科技大学提出了一种基于压缩感知的多径抑制方法(J.Wang,P.Wang,Y.Li,Q.Song andZ.Zhou,“AMultipath SuppressionTechnique for Through-the-wall Radar”,IEEEInternationalConference on Ultra-Wideband,2013.)，雷达回波可以看作是目标空间对环境传输函数的映射，因此在已知建筑物环境的情况下，可以重构传输函数，对雷达回波进行最小范数反转，从而重构真实雷达图像，避免多径假目标。