[发明专利]一种适用于穿墙雷达成像的多面墙体快速补偿方法

摘要

本发明提供一种适用于穿墙雷达成像的多面墙体快速补偿方法，基于已知或估计的墙体参数，考虑天线贴墙、多面平行墙体建筑结构内隐蔽目标成像问题，假设这多面墙体具有相同相对介电常数和不同厚度，首先，根据折射定律，将多面墙体平行移到第一面墙体边缘，多面墙体结合形成一个等效的单面墙体，同时保证成像聚焦延迟不变。通过上述等效处理，将多面墙体电磁传播涉及的多折射问题，等效为传统单面墙体单折射问题，简化了问题难度。然后，基于最短时间法搜索等效墙体上折射点位置，计算传播路径延迟。最后，利用后向投影成像算法得到多面墙体补偿后目标聚焦图像，准确补偿目标位置误差的优势，具有很强的实用性。

主权项

一种适用于穿墙雷达成像的多面墙体快速补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：1)探测步骤：穿墙雷达利用一个单基天线对多面墙后的目标进行合成孔径成像探测，天线移动过程中始终处于同一高度且紧靠墙体，设天线移动合成N元的等效均匀线阵，N元的等效均匀线阵接收的回波信号为[s₁(t),s₂(t),……,s_N(t)]^T；2)虚拟折射点位置估计步骤：取成像区域内一像素点z_h，在探测范围内遍历像素点z_h与第k个位置天线之间的等效传播路径中的虚拟折射点E_k坐标为：其中，L为多面墙的总数，d_i为第i面墙的厚度；$x_k^{\′}=\arg \underset{x}{\min }[\frac{\sqrt[2]{{(x-x_k)}^2+{\left(\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i\right)}^2}}{c/\sqrt{\mathrm{\ϵ}}}+\frac{\sqrt[2]{{(x-x_h)}^2+{(\underset{i=2}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i-y_h)}^2}}{c}];$其中，ε为墙体的相对介电常数，c为光速，arg min表示使目标函数取最小值时的虚拟折射点横坐标变量x的值,(x_h,y_h)为像素点z_h的坐标，k＝1,2,…,N；3)聚焦延迟计算步骤：第k个位置天线A_k(x_k,‑d₁)与像素z_h(x_h,y_h)之间的聚焦延时τ_hk为：${\mathrm{\τ}}_{\mathrm{hk}}=\frac{\sqrt[2]{{(x_k^{\′}-x_k)}^2+{\left(\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i\right)}^2}}{c/\sqrt{\mathrm{\ϵ}}}+\frac{\sqrt[2]{{(x_k^{\′}-x_h)}^2+{(\underset{i=2}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{d}_i-y_h)}^2}}{c}$4)投影成像补偿步骤：利用接收到的回波数据以及聚焦延时进行合成孔径成像：$I\left(z_h\right)={\mathrm{\Σ}}_{k=1}^N{S}_k{(t+{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{hk}})|}_{t=0}$其中，︱表示参数赋值，I(z_h)表示经聚焦延迟补偿后像素点z_h的像素值，判读成像区域内所有像素点是否完成投影成像补偿，如否，则返回步骤2)，如是，成像区域内所有像素点遍历完毕，得到多面墙体补偿后的整幅图像。