[发明专利]一种基于十字型MIMO阵列的波数域三维成像方法及装置

权利要求书

1.一种基于十字型MIMO阵列的波数域三维成像方法，其特征在于，包括：

S1，构建用于三维成像的MIMO阵列，该MIMO阵列包括：N_T个发射天线及N_R个接收天线，其中，所述N_T个发射天线及N_R个接收天线垂直分布构成十字型结构；

S2，采用所述N_T个发射天线发射宽带信号，并经目标所处的目标点反射后得到回波信号，其中，所述回波信号被所述N_R个接收天线接收；

S3，对所述回波信号进行2D-FFT变换得到波数域信号，并通过路径传播损耗补偿项处理得到传播补偿信号；

S4，将所述N_T个发射天线及所述N_R个接收天线到目标点的距离分别垂直于x轴和y轴方向进行投影，并将其投影分别在目标中心点做Taylor展开，得到所述传播补偿信号的Taylor展开形式；

S5，将Taylor展开后的所述传播补偿信号在z方向做插值处理得到插值信号，并将插值后的信号沿所述传播补偿信号的x轴和y轴两个维度方向做2D-IFFT变换，得到空间波数域信号；

S6，将所述空间波数域信号乘以残余补偿项对同一距离平面内x、y进行校正，得到校正后的空间波数域信号，并将该校正后的空间波数域信号沿其z轴维度做1D-IFFT变换，得到所述目标的三维成像结果。

2.根据权利要求1所述的基于十字型MIMO阵列的波数域三维成像方法，其特征在于，所述S1中所述N_T个发射天线及N_R个接收天线等间距排布，其间距分别为d_T和d_R，其中，所述d_T及d_R均小于所述宽带信号中心频率对应的半波长。

3.根据权利要求2所述的基于十字型MIMO阵列的波数域三维成像方法，其特征在于，所述S2中所述接收天线接收的回波信号S₁(x_T，y_R，k)满足以下关系：

其中，所述发射天线位于(x_T，0)处，所述接收天线位于(0，y_R)处，O(x′，y′，z′)为目标点(x′，y′，z′)的反射率，k为所述宽带信号不同发射频率所对应的波数，所述发射天线到目标距离和目标到所述接收天线的距离满足以下关系：

4.根据权利要求3所述的基于十字型MIMO阵列的波数域三维成像方法，其特征在于，所述S3中所述波数域信号及满足以下关系：

其中，和分别为x_T和y_R的波数域变换；所述传播补偿信号满足以下关系：

其中，所述路径传播损耗补偿项

5.根据权利要求4所述的基于十字型MIMO阵列的波数域三维成像方法，其特征在于，所述S4中经Taylor展开的所述传播补偿信号满足以下关系：

6.根据权利要求5所述的基于十字型MIMO阵列的波数域三维成像方法，其特征在于，所述S5中所述插值信号S₄(k_x，k_y，k_z)满足以下关系：

其中，k_x、k_y和k_z分别为方位向x、高度向y和距离向z的波数域变换，其满足：所述插值信号经过2D-IFFT变换后得到的空间波数域信号S₅(x′，y′，k_z)满足以下关系：