一种基于mimo阵列和稀疏阵列的扇扫成像方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于MIMO阵列和稀疏阵列的扇扫成像方法，设定M发N收的MIMO阵列的参数，使得该MIMO阵列可等效为由单个发射阵元和MN个接收阵元组成的虚拟线列阵；利用稀疏优化算法对该MN元虚拟线列阵进行稀疏优化；利用MIMO阵列进行信号的发射与接收，根据经过稀疏优化的虚拟线列阵来移除对应的匹配滤波器，利用被保留下来的匹配滤波器对回波进行匹配滤波处理，并对匹配滤波输出进行波束形成；最后，对所有的波束输出进行强度提取，获得二维扇扫图。本发明能减少MIMO阵列扇扫成像系统中的匹配滤波器个数并最终降低运算量。
【专利说明】—种基于MIMO阵列和稀疏阵列的扇扫成像方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种阵列成像方法。
【背景技术】
[0002]王怀军(WangH J, Lei W T, Huang C L, and Su Y, MIMO radar imaging modeland algorithm, Chinese J.Electronics, 2009; 26 (5): 577-583.)和王党卫(Wang D ff, Ma XY, Chen A L, and Su Y, High-resolution imaging using a wideband MIMO radar systemwith two distributed arrays, IEEE Trans.1mage Process.，2010;19(5):1280-1289.)等人指出，多输入多输出(Multiple-1nput Multiple-Output:ΜΙΜ0)阵列可通过发射正交波形和匹配滤波处理来获得大量虚拟阵元。正是由于可获得虚拟阵元的优点，若是通过设计MIMO阵列的阵列参数使得虚拟阵列成为均匀直线阵，就可以将MMO阵列运用于扇扫成像系统，从而达到使用较少的物理阵元来获得所需方位分辨率的目的。使用MMO阵列不但可以明显减少扇扫成像系统中实际所需的阵元个数，同时也简化了其硬件复杂程度，有效降低系统成本。但是，MMO阵列中虚拟阵元的获得是以接收端的匹配滤波处理为代价的，其获得的虚拟阵元个数与匹配滤波器的个数是相同的。因此，虽然将MIMO阵列应用于扇扫成像系统可减少实际使用的阵元个数，但接收端却需要使用大量的匹配滤波器，导致处理运算量急剧增加。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术MMO阵列扇扫成像系统中运算量太大的缺点，本发明提出一种结合MIMO阵列和稀疏阵列的扇扫成像方法。该方法针对虚拟阵列为均匀直线阵的MIMO阵列，先将其虚拟直线阵优化为稀疏阵列，然后根据该稀疏阵列中剩余的阵元来配置匹配滤波器，达到减少MIMO阵列扇扫成像系统中的匹配滤波器个数并最终降低运算量的目的。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:
[0005]I)设定M发N收的MMO阵列的参数，使得该MMO阵列可等效为由单个发射阵元和MN个接收阵元组成的虚拟线列阵；利用稀疏优化算法对该MN元虚拟线列阵进行稀疏优化；
[0006]2)利用步骤I)中的MMO阵列进行信号的发射与接收，根据经过稀疏优化的虚拟线列阵来移除对应的匹配滤波器，利用被保留下来的匹配滤波器对回波进行匹配滤波处理，并对匹配滤波输出进行波束形成；最后，对所有的波束输出进行强度提取，获得二维扇扫图；
[0007]所述的步骤I)中，M个发射阵元可同时发射相互独立的信号，用M个发射信号的拷贝对N个接收阵元上的回波进行匹配滤波，总共获得MN个匹配滤波输出，可以等效为I发MN收的虚拟阵列，虚拟发射阵元位于坐标原点，虚拟接收阵元的坐标等于一对实际发射
与接收阵元坐标之和，用Xt表示虚拟发射阵元的坐标，表示某个虚拟接收阵元的坐标，其表达式为
【权利要求】
1.一种基于MIMO阵列和稀疏阵列的扇扫成像方法，其特征在于包括下述步骤: 1)设定M发N收的MMO阵列的参数，使得该MMO阵列可等效为由单个发射阵元和MN个接收阵元组成的虚拟线列阵；利用稀疏优化算法对该MN元虚拟线列阵进行稀疏优化； 2)利用MMO阵列进行信号的发射与接收，根据经过稀疏优化的虚拟线列阵来移除对应的匹配滤波器，利用被保留下来的匹配滤波器对回波进行匹配滤波处理，并对匹配滤波输出进行波束形成；最后，对所有的波束输出进行强度提取，获得二维扇扫图； 所述的步骤I)中，M个发射阵元可同时发射相互独立的信号，用M个发射信号的拷贝对N个接收阵元上的回波进行匹配滤波，总共获得MN个匹配滤波输出，可以等效为I发MN收的虚拟阵列，虚拟发射阵元位于坐标原点，虚拟接收阵元的坐标等于一对实际发射与接收阵元坐标之和，用Xt表示虚拟发射阵元的坐标，x(n-l)N+n表示某个虚拟接收阵元的坐标，
其表达式为
【文档编号】G01S15/89GK103454626SQ201310391072
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月31日 优先权日:2013年8月31日
【发明者】孙超, 刘雄厚, 潘浩 申请人:西北工业大学