专利名称：一种用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法
技术领域：
本发明涉及一种超宽带穿墙成像系统中的成像方法，具体地说涉及一种在有限距 离下超宽带穿墙雷达系统对墙后隐藏目标边界成像技术。
背景技术：
国内外普遍采用非相干方法和相干方法来实现超宽带穿墙成像。非相干方法 采用三圆定位(Trilateration)原理来确定目标的位置，虽然硬件简单，但是需要求解 一个复杂的方程组，并且存在多个目标时难以求解。相干方法一般是利用时域后向投影 (Back-Projection, BP)算法成像，这种算法硬件简单，精度高，但是计算量较大，很难做到 实时处理，成像效果也不尽人意。近年来，有学者提出了基于逆边界散射变换的成像算法，该算法主要是利用 了目标边界形状和接收脉冲延迟之间存在逆边界散射变换(IBST，Inverse Boundary Scattering Transform)的特性，其最大的优越性在于直接完成由准波前到目标边界的转 换计算，计算时间非常短，且可以对目标边界形状清晰成像。如
图1所示全向天线沿χ轴方 向移动扫描，天线扫描到位置(X，0)时，回波沿与目标边界垂直方向返回，根据每一个天线 扫描位置处的回波可以得到发射脉冲的相应延迟t，接收回波准波前Y = ct/2，提取出所有 天线回波准波前即构成了图2中数据空间，由图中几何关系可以得到BST变换，它描述了目 标边界点χ，y)与准波前(X，Y)之间的关系
权利要求
1.一种用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法，其主要步骤如下1)建立穿墙雷达目标边界成像场景中墙体模型，设置成像所需系统参数；2)输入阵列天线回波信号，并对输入的回波信号进行累积平均和匹配滤波处理，得到 高信噪比输出信号；3)对高信噪比信号进行拟合插值，提取准波前；4)根据拟合插值后的准波前集合计算曲线簇，并计算曲线簇的包络线；5)对包络线进行拟合，从而得到目标边界图像。
2.根据权利要求1所述的用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法，其中，天线阵列 沿方位向紧贴墙壁放置，并且为收发复用天线。
3.根据权利要求1所述的用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法，其中，步骤1中的 设置成像所需系统参数包括墙壁厚度及相对介电常数；天线位置坐标；电磁波在墙壁与空气分界面上的入射角和折射角，及折射点坐标。
4.根据权利要求1所述的用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法，其中，步骤2中， 在座标(X，0)处天线接收回波中为s' (X，Y)，首先去除墙壁反射波，为了提高信噪比，天线 阵原始回波数据经过累积平均和匹配滤波处理后输出为s(X，Y)，其中，Y为(X，-d)位置处 天线的接收回波准波前Y = ct/2，t为(X，-d)位置处天线的接收回波相对发射脉冲的时间 延迟，c为光速。
5.根据权利要求1所述的用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法，其中，步骤3中是 用三次样条函数对高信噪比信号进行拟合插值。
6.根据权利要求1所述的用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法，其中，步骤4中根 据拟合插值后的准波前集合计算曲线簇的计算步骤为6-1)根据电磁波在墙壁与空气分界面上的折射关系满足Snell折射定理，计算(X，_d) 位置处天线的发射/接收的电磁波在墙壁与空气分界面的折射点坐标，根据Snell定理化简得到关于X1的四次多项式方程
7.根据权利要求1所述的用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法，其中，步骤6-3中 计算曲线簇的包络线时，需满足
全文摘要
一种用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法，涉及在有限距离下超宽带穿墙雷达系统对墙后隐藏目标边界成像技术。该方法包括建立穿墙雷达目标边界成像场景中墙体模型，设置成像所需系统参数；输入阵列天线回波信号，并对输入的回波信号进行累积平均和匹配滤波处理，得到高信噪比输出信号；利用三次样条函数对上步输出信号进行拟合插值运算，提取准波前；根据准波前集合计算曲线簇，计算曲线簇的包络线；对上步中包络线进行拟合，从而得到目标边界图像。此方法将墙体的存在对电磁波传播的影响考虑在内，可以实现对墙后隐藏目标边界准确成像，且具有较高的运算效率。
文档编号G01S13/89GK101995573SQ20091009047
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月12日 优先权日2009年8月12日
发明者孟升卫, 方广有, 陈洁, 黄琼 申请人:中国科学院电子学研究所