[发明专利]一种超宽带FMCW穿墙雷达的多目标成像方法

权利要求书

1.一种超宽带FMCW穿墙雷达的多目标成像方法，其特征在于，包括：

第一步、接收FMCW雷达的原始回波数据：

确定FMCW雷达系统参数，接收各天线原始回波数据，形成原始回波数据矩阵M_N×M：

其中，N为虚拟MIMO阵列阵元数，M为采样快拍数,M_N×M的第n行、第m列表示第n个天线接收到的第m个采样点的数据，n＝1,2,...,N,m＝1,2,...,M；

假设回波数据包含H个目标，则矩阵M_N×M中任意一列的第m个采样点的数学表达式为：

其中，∑表示求和符号，F_s为采样率，和分别为第h个目标的拍频信号频率和初始相位；

第二步、抑制收发天线间的耦合，具体步骤为：

1)、对数据矩阵M_N×M每一行作Chirp-Z变换，获得细化后的频谱矩阵M'_N×NCZT，其中，NCZT为Chirp-Z变换点数；

2)、对M'_N×NCZT中的每一个数据点取模运算，对每行数据依次进行谱峰搜索，按照预设的门限值对搜索到的谱峰进行门限判别，记录第一个符合条件谱峰的频率和相位，分别保存于向量L_N×1和

3)、对每个接收天线建立数字混频器，其表达式为：

其中，L_n和分别表示向量L_N×1和的第n行，将生成的混频器存放入大小为N×MDE矩阵N_N×M中，求矩阵M_N×M和N_N×M的Hadamard积，获得抑制耦合后的数据矩阵S_N×M；

第三步、背景杂波抑制：

对矩阵S_N×M的每一行进行Chirp-Z变换，对应得到每个接收天线的一维距离谱，将所有天线的一维距离谱按行排列，得到矩阵X_range，求X_range中各个元素对应的相位，存到大小为N×NCZT的矩阵B中，对X_range进行背景杂波估计得到背景杂波矩阵X_background，将X_range与X_background相减进行背景杂波抑制，表示为：

|X_tar|＝|X_range|-|X_background|

其中，||表示取模运算，X_tar为只包含目标信息的数据矩阵；

第四步、多帧融合滤波：

将当前时刻的之前设定数量时刻的目标信息矩阵求均值，实现多帧数据的融合滤波，得到

第五步、计算二维谱函数，输出成像结果：

根据各个元素对应的相位，将目标数据矩阵中各个元素对应恢复成复数形式，则得到矩阵

求出矩阵的协方差矩阵R_tar，按照下式求解扫描范围内每一扫描角度θ的加权向量h^H：

其中，θ表示扫描角度，a(θ)表示扫描角度θ的导向矢量；

并通过下式求解距离方位二维谱函数：

第六步、在设定的扫描范围内，重复执行第五步即可得到最终的成像结果。

2.如权利要求1所述的一种超宽带FMCW穿墙雷达的多目标成像方法，其特征在于，其中，设定数量时刻取3-4个时刻。

3.如权利要求1所述的一种超宽带FMCW穿墙雷达的多目标成像方法，其特征在于，设定的扫描角度范围为

4.如权利要求1所述的一种超宽带FMCW穿墙雷达的多目标成像方法，其特征在于，所述FMCW雷达采用MIMO天线阵。

5.如权利要求4所述的一种超宽带FMCW穿墙雷达的多目标成像方法，其特征在于，MIMO天线阵紧贴墙壁放置。