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一种适用于穿墙雷达成像的多面墙体快速补偿方法
【专利摘要】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。
【专利说明】一种适用于穿墙雷达成像的多面墙体快速补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明属于穿墙雷达【技术领域】，特别涉及穿墙雷达墙体补偿技术。
【背景技术】
[0002]穿墙雷 达是利用电磁波穿透建筑墙体，接收建筑物内人体等目标的散射回波信号实现对隐蔽目标探测的特种装备。建筑墙体会改变电磁波的传播路径和速度，引入目标散射回波延迟误差，造成隐蔽目标成像散焦、位置偏移和多径幻象等。因此，实际应用中，需要研究墙体补偿技术，准确计算像素点与天线之间的聚焦延时，修正目标图像位置偏移和散焦等，实现聚焦目标图像。
[0003]墙体补偿技术的关键是准确计算各像素点与天线间的聚焦延时，其主要依赖于建筑结构和墙体参数(厚度和相对介电常数)。目前，国内外大部分研究工作主要集中于单面墙体建筑。如:在墙体参数已知时，美国维拉诺瓦大学依据折射定律求解复杂超越方程，精确地计算出每个像素点的聚焦延时，消除了墙体对电磁传播的影响，实现了隐蔽目标的聚焦成像，但是其计算复杂不适用于实际应用。电子科技大学提出了基于最短时间的补偿方法，利用两点间电磁波最短时间路径的传播原理，简化折射路径的计算，实现了墙壁误差的校正。在墙体参数未知时，一般先估计出墙体参数，然后再利用上述方法实现对墙体影响进行补偿。如:国防科技大学提出了一种未知墙体参数的补偿方法，首先基于目标图像熵最小原理估计墙体参数，然后基于最短时间法对墙体进行补偿。美国维拉诺瓦大学采用自聚焦的成像方式，首先通过对目标图像质量评估来计算墙体参数，然后利用折射定律法补偿墙体影响，实现高质量目标成像。
[0004]相比单面墙体建筑，实际建筑结构一般具有多面墙体。电磁波穿透多面建筑墙体时，传播路径和速度会发生多次改变，导致目标散射回波延迟出现更大误差，从而降低了隐蔽目标探测成像质量。多面墙体穿透传播会涉及多折射点，延迟计算非常复杂，上述基于单层墙体的聚焦延迟计算方法难以直接应用于多面墙体建筑结构。从公开发表的文献资料来看，目前还没有具体技术能实现多面墙体的传播延迟补偿，实现复杂建筑内隐蔽目标高质量成像。

【发明内容】

[0005]本发明所要解决的技术方案是，在多面墙体材质相同，已知或估计得到墙体相对介电常数与厚度的情况下，提供一种适用于穿墙雷达成像的多面平行墙体补偿方法。
[0006]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种适用于穿墙雷达成像的多面墙体快速补偿方法，包括以下步骤:
[0007]I)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)，……，sN(t) ]τ ;
[0008]2)虚拟折射点位置估计步骤:取成像区域内一像素点zh，在探测范围内遍历像素点Zh与第k个位置天线之间的等效传播路径中的虚拟折射点Ek坐标为:
[0009](.V； ,Χ.?/, );其中，L为多面墙的总数，Cli为第i面墙的厚度；
【权利要求】
1.一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[Sl(t)，s2(t)，……，sN(t)]T ； 2)虚拟折射点位置估计步骤:取成像区域内一像素点zh，在探测范围内遍历像素点Zh与第k个位置天线之间的等效传播路径中的虚拟折射点Ek坐标为: （zk',L∑i=2di）其中，L为多面墙的总数，Cli为第i面墙的厚度；
2.如权利要求1所述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,步骤2)中虚拟折射点横坐标变量X的遍历范围为:
【文档编号】G01S13/90GK103995256SQ201410232091
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】崔国龙, 张鹏, 刘剑刚, 姚雪, 孔令讲, 胡飞, 杨晓波, 殷光强, 张征宇 申请人:电子科技大学