用于超宽带MIMO穿墙雷达的运动目标三维成像方法及装置

文档序号:25442380发布日期:2021-06-11 22:02阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于超宽带mimo穿墙雷达的运动目标三维成像方法,其特征在于,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,对所述第一mimo通道回波数据及所述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,提取所述第二mimo通道回波数据及所述第二参考通道回波数据中所述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所述第三参考通道回波数据对所述第三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三维成像算法对所述第四mimo通道回波数据进行三维成像,得到所述运动目标的三维图像。

2.根据权利要求1所述的用于超宽带mimo穿墙雷达的运动目标三维成像方法,其特征在于,所述s1中所述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。

3.根据权利要求1所述的用于超宽带mimo穿墙雷达的运动目标三维成像方法,其特征在于,所述s2中对所述第一mimo通道回波数据及所述第一参考通道回波数据进行预处理包括:

s21,对所述第一mimo通道回波数据及所述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所述s21中经过带通滤波处理后的所述第一mimo通道回波数据及所述第一参考通道回波数据的背景,得到所述第二mimo通道回波数据及所述第二参考通道回波数据。

4.根据权利要求1所述的用于超宽带mimo穿墙雷达的运动目标三维成像方法,其特征在于,所述s3中提取所述第二mimo通道回波数据及所述第二参考通道回波数据中所述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所述第二mimo通道回波数据及所述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xcut;所述前窗及所述后窗为参考单元;

s32,计算所述检测单元xcut的算数平均值;

s33,根据s32中所述算数平均值判断所述运动目标是否存在,若xcut≥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nc决定的标称系数,z是由参考单元估计的背景杂波值;

s34,提取所述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。

5.根据权利要求1所述的用于超宽带mimo穿墙雷达的运动目标三维成像方法,其特征在于,所述s4包括:

s41,将慢时间维度的前一帧数据输出的第三参考通道回波数据及当前帧数据输出的第三参考通道回波数据进行互相关处理,获得所述运动目标的运动信息dij_refmig(k);

s42,利用所述运动信息dij_refmig(k)将所述第三mimo通道回波数据进行运动补偿,得到补偿后的第四mimo通道回波数据uij_com。

6.根据权利要求5所述的用于超宽带mimo穿墙雷达的运动目标三维成像方法,其特征在于,所述s41中所述运动信息dij_refmig(k)满足以下关系:

其中,uij_ref为第i帧数据中第j个运动目标对应的第三参考通道回波数据,dij_refmig(k)是第j个运动目标的运动信息,k是第i帧第三mimo通道回波数据扫描时间内对应的第三参考通道回波数据中的第k个通道,k=1、2、3…、n,所述第四mimo通道回波数据uij_com满足以下关系:

uij_com={slide[dij_refmig(1),uij(1))],slide[dij_refmig(2),uij(2))],…,slide[dij_refmig(m×n),uij(m×n))]}

其中,函数slide[x,y]表示将序列y向右平移个x位置。

7.根据权利要求6所述的用于超宽带mimo穿墙雷达的运动目标三维成像方法,其特征在于,所述s5中修正的穿墙后向kirchhoff三维成像算法满足以下关系:

其中,σr为目标散射特征,n是mimo阵列的单位法线,c是电磁波传播速度,t是传播时间,u为经所述s4运动补偿后的所述第四mimo通道回波数据uij_com的简略表示,rt及rr分别表示发送天线tx及接收天线rx到所述运动目标的距离,则所述s5中该运动目标的三维图像满足以下关系:

其中,rra(rrb)表示目标到接收天线在墙体(空气)中的距离,ε1和ε2分别是墙体和空气的介电常数,at、ar、bt及br可表示为:

8.根据权利要求1所述的用于超宽带mimo穿墙雷达的运动目标三维成像方法,其特征在于,所述运动目标为任意移动的实物。

9.一种用于超宽带mimo穿墙雷达的运动目标三维成像装置,其特征在于,包括:

数据获取模块,用于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;

数据预处理模块,用于对所述第一mimo通道回波数据及所述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;

特征提取模块,用于提取所述第二mimo通道回波数据及所述第二参考通道回波数据中所述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;

数据补偿模块,用于采用基于参考通道的运动补偿方法使用所述第三参考通道回波数据对所述第三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;

三维成像模块,用于采用修正的穿墙后向kirchhoff三维成像算法对所述第四mimo通道回波数据进行三维成像,得到所述运动目标的三维图像。


技术总结
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。

技术研发人员:叶盛波;潘俊;方广有
受保护的技术使用者:中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日:2021.02.01
技术公布日:2021.06.11
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