[发明专利]用于超宽带MIMO穿墙雷达的运动目标三维成像方法及装置

说明书

本公开提供了一种用于超宽带MIMO穿墙雷达的运动目标三维成像方法，包括：S1，获取运动目标的第一MIMO通道回波数据及第一参考通道回波数据；S2，对S1中的回波数据进行预处理，得到第二MIMO通道回波数据及第二参考通道回波数据；S3，提取第二MIMO通道回波数据及第二参考通道回波数据中运动目标所处时窗对应的第三MIMO通道回波数据及第三参考通道回波数据；S4，采用基于参考通道的运动补偿方法使用第三参考通道回波数据对第三MIMO通道回波数据进行补偿，得到补偿后的第四MIMO通道回波数据；S5，采用修正的穿墙后向Kirchhoff三维成像算法对第四MIMO通道回波数据进行三维成像，得到该运动目标的三维图像。本公开还提供了一种用于超宽带MIMO穿墙雷达的运动目标三维成像装置。

技术领域

本公开涉及MIMO穿墙雷达运动目标三维成像领域，具体涉及用于超宽带MIMO穿墙雷达的运动目标三维成像方法及装置。

背景技术

超宽带MIMO雷达因其良好的穿透性和超高的距离向分辨率，广泛应用于穿墙成像领域。MIMO穿墙雷达的方位向分辨率取决于MIMO阵列的孔径。孔径越大，方位向分辨率越高。与此同时，所需的阵列数量会急剧增加，这些在硬件系统上是难以实现的。

目前工程上大多是通过微波开关切换以时分复用的方式来实现MIMO系统，这是以一种简单的结构和较低的成本方式实现MIMO收发。但将该系统用于穿墙运动目标3D成像时，雷达通道切换的时延在运动目标中不能忽略，而且在雷达系统中常常通过多次数据的累加来提升回波信号的信噪比，这会进一步降低雷达通道的切换速率。这些通道切换时延会给运动目标3D成像结果带来散焦的问题。

发明内容

为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种用于超宽带MIMO穿墙雷达的运动目标三维成像方法及装置，该方法采用运动补偿方法来解决上述运动目标3D成像散焦的问题。

本公开的第一个方面提供了一种用于超宽带MIMO穿墙雷达的运动目标三维成像方法，包括：S1，获取运动目标的第一MIMO通道回波数据及第一参考通道回波数据；S2，对第一MIMO通道回波数据及第一参考通道回波数据进行预处理，得到第二MIMO通道回波数据及第二参考通道回波数据；S3，提取第二MIMO通道回波数据及第二参考通道回波数据中运动目标所处时窗对应的第三MIMO通道回波数据及第三参考通道回波数据；S4，采用基于参考通道的运动补偿方法使用第三参考通道回波数据对第三MIMO通道回波数据进行补偿，得到补偿后的第四MIMO通道回波数据；S5，采用修正的穿墙后向Kirchhoff三维成像算法对该第四MIMO通道回波数据进行三维成像，得到该运动目标的三维图像。

进一步地，S1中该MIMO穿墙雷达采用微波开关切换以时分复用的方式获取第一MIMO通道回波数据，及通过位置固定不变的参考通道获取第一参考通道回波数据。

进一步地，S2中对第一MIMO通道回波数据及第一参考通道回波数据进行预处理包括：S21，对第一MIMO通道回波数据及第一参考通道回波数据沿快时间方向进行带通滤波处理；S22，采用相邻相减的方式去除S21中经过带通滤波处理后的第一MIMO通道回波数据及第一参考通道回波数据的背景，得到第二MIMO通道回波数据及第二参考通道回波数据。

进一步地，S3中提取第二MIMO通道回波数据及第二参考通道回波数据中运动目标所处时窗对应的第三MIMO通道回波数据及第三参考通道回波数据包括：S31，利用一固定时间窗分别将第二MIMO通道回波数据及第二参考通道回波数据分成多个部分，其中，该固定时间窗包括前窗、后窗及检测单元x_CUT；前窗及后窗为参考单元；S32，计算检测单元x_CUT的算数平均值；S33，根据S32中算数平均值判断运动目标是否存在，若x_CUT≥PZ，则该运动目标存在，否则，该运动目标不存在；其中，P是由半时窗长度N_c决定的标称系数，Z是由参考单元估计的背景杂波值；S34，提取S33中运动目标存在的时窗对应的第三MIMO通道回波数据及第三参考通道回波数据。