[发明专利]MIMO-FDA探地雷达近目标二维成像方法

权利要求书

1.MIMO-FDA探地雷达近目标二维成像方法，其特征是，具体包括步骤如下：

步骤1.构造多发多收的频率分集阵列；

步骤2.利用步骤1构造的频率分集阵列对成像空间进行扫描，得到所有回波信号；其中第m个阵元接收的回波信号y_m(t)为：

式中，σ_p为目标的散射系数，f_n为第n个阵元发射信号的载频，t表示时间变量，X_p为观测目标点与频率分集阵列的参考阵元的水平方向即阵列方向的距离，Z_p为观测目标点与频率分集阵列参考阵元的垂直方向即深度方向的距离，d为频率分集阵列的阵元间隔，v为电磁波在地下介质中的传播速度，n_m(t)为第m个阵元接收到的高斯白噪声，m＝0，1,…,N-1，N为频率分集阵列的阵元个数；

步骤3.对步骤2得到的所有回波信号分别进行匹配滤波，得到基带回波信号；

步骤4.将步骤3得到的所有基带回波数据表示成矢量形式，并构建扫描权矢量；

步骤5.利用步骤4构建的扫描权矢量进行波束扫描，得到扫描输出，遍历整个成像空间，对水平距离和垂直距离进行逐点计算，即可完成该区域内的二维成像。

2.根据权利要求1所述的MIMO-FDA探地雷达近目标二维成像方法，其特征是，步骤1所构造的频率分集阵列的各个阵元既接收自身发出的信号，又接收其他各阵元发出的信号。

3.根据权利要求1所述的MIMO-FDA探地雷达近目标二维成像方法，其特征是，步骤1中，构造的频率分集阵列的每个阵列的发射频率依次线性增加，则第n个阵元发射信号的载频f_n为：

f_n＝f₀+nΔf

式中，f₀为频率分集阵列的基准载频，Δf为频率分集阵列的初始频率偏置，n＝0,1,…,N-1，N为频率分集阵列的阵元个数。

4.根据权利要求1所述的MIMO-FDA探地雷达近目标二维成像方法，其特征是，步骤3的具体步骤为：

步骤3.1.各个阵元的接收端利用滤波器对信号进行分离，则第m个阵元接收到的信号经滤波输出后得到由第n个阵元发射信号的回波y_nm(t)为：

步骤3.2.经相干检波变为基带处理，则第m个阵元接收到的信号经相干检波输出后得到由第n个阵元发射信号的回波y_nm(X_p,Z_p)为：

式中，σ_p为目标的散射系数，f₀为频率分集阵列的基准载频，f_n为第n个阵元发射信号的载频，t表示时间变量，X_p为观测目标点与频率分集阵列的参考阵元的水平方向即阵列方向的距离，Z_p为观测目标点与频率分集阵列参考阵元的垂直方向即深度方向的距离，v为电磁波在地下介质中的传播速度，d为频率分集阵列的阵元间隔，n_nm(t)为第m个阵元接收到第n个阵元发射信号的高斯白噪声，n＝0,1,…,N-1，m＝0,1，…，N-1，N为频率分集阵列的阵元个数。

5.根据权利要求1所述的MIMO-FDA探地雷达近目标二维成像方法，其特征是，步骤4所构建的扫描权矢量w(X,Z)为：

w(X,Z)＝[r₀₀(X,Z)…r_0N-1(X，Z)r₁₀(X,Z)…r_N-1N-1(X,Z)]^T

其中，

式中，f₀为频率分集阵列的基准载频，f_n为第n个阵元发射信号的载频，X为像素点与频率分集阵列的参考阵元的水平方向即阵列方向的距离，Z为像素点与频率分集阵列的参考阵元的垂直方向即深度方向的距离，v为电磁波在地下介质中的传播速度，d为频率分集阵列的阵元间隔，n＝0,1,…，N-1，m＝0,1，…，N-1，N为频率分集阵列的阵元个数，上标T表示转置。

6.根据权利要求1所述的MIMO-FDA探地雷达近目标二维成像方法，其特征是，步骤5的扫描输出I(X,Z)为：

I(X,Z)＝|w^H(X,Z)y|

其中，w(X,Z)为构建的扫描权矢量，y为所有的回波数据，上标H表示共轭转置。