一种基于等效协同阵的穿墙雷达建筑布局成像方法
【专利摘要】本发明提供一种基于等效协同阵的穿墙雷达建筑布局成像方法，采用了一发多收或时分复用的多发多收的天线布阵方式，分析了阵天线方向图中栅瓣对后向投影成像算法的影响；提出了基于等效协同阵的穿墙雷达建筑布局成像方法，利用协同等效和阵列原理，将原始天线阵列等效为阵元间距小于载波半波长的均匀接收阵列，避免了栅瓣的影响，多通道数据联合处理明显地提高了图像质量。本发明增大了天线每次移动的间距，便于实际操作，合成孔径时间较短，利于实时成像。
【专利说明】一种基于等效协同阵的穿墙雷达建筑布局成像方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于穿墙雷达成像技术，涉及穿墙雷达系统的建筑布局成像技术。
【背景技术】
[0002] 建筑物透视探测主要利用穿墙雷达系统发射超宽带微波信号穿透墙体，获取建筑 物墙体布局和人体等内部目标的位置分布信息，对反恐、侦查与抓捕等具有重要应用价值。 其中，建筑布局全景图像给出了建筑物全部墙体的图像分布，对建筑物内作战参考和目标 相对位置确定具有重要的实用价值，同时是目标探测中墙体补偿与多径抑制的必要条件， 它是穿墙探测的主要研究领域之一。
[0003] 建筑布局成像技术主要采用合成孔径方式和后向投影算法。目前，国内外对建筑 布局进行成像时，根据后向投影成像算法理论，为避免等效阵列天线栅瓣影响，采用的等效 均匀线性接收天线阵列的阵元间距需小于载波的半波长。如：美国陆军研究实验室C.Le等 人对两层建筑物成像时，宽波束的线性阵列雷达的阵元间距仅为5cm。然而，在穿墙探测领 域，如果采用单通道数据成像，上述条件会带来以下问题：实现困难。这是由于穿墙雷达工 作频段一般为〇. 5GHz-3GHz，载波波长为厘米量级，密集的合成孔径阵元要求以极小的间距 移动天线，合成孔径时间长，不利用于实时成像。
[0004] 为了降低实现难度，一般采用多通道数据联合成像的方式。从公开发表的文献来 看，在穿墙雷达建筑布局成像领域，还没有涉及在天线移动间距较大的情况下，利用协同阵 等效和阵列原理将分时复用的多发多通道天线阵列其等效为阵元间距小于载波半波长的 均匀合成孔径接收阵列。实际运用中，该方法便于操作，合成孔径时间较短，利于实时成像。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够在天线移动间距较大的情况下，避 免栅瓣的影响从而获得较为精确的建筑布局图像方法。
[0006] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种基于等效协同阵的穿墙雷 达建筑布局成像方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤1)采用了一发多收或时分复用的多发多收的天线布阵方式，采用了一发多 收或时分复用的多发多收的天线为原始天线阵列，沿相互垂直的两个视角水平移动原始天 线阵列进行探测；将原始天线阵列等效为接收阵列，每第一次移动原始天线阵列须保证其 等效为接收阵列后中各接收阵元间距离小于载波的半波长：
[0008] 第m个通道发射阵元在第1个采样位置坐标为
【权利要求】
1. 一种基于等效协同阵的穿墙雷达建筑布局成像方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1)采用了一发多收或时分复用的多发多收的天线布阵方式，采用了一发多收或 时分复用的多发多收的天线为原始天线阵列，沿相互垂直的两个视角水平移动原始天线阵 列进行探测；将原始天线阵列等效为接收阵列，每第一次移动原始天线阵列须保证其等效 为接收阵列后中各接收阵元间距离小于载波的半波长： 第m个通道发射阵元在第1个采样位置坐标为毛，其权值为Wc;ltm， 第n个通道接收阵元在第1个采样位置坐标为.七."，= ，其权值分别为Wdm， c = 1，2分别表示相互垂直的两个视角，将视角c第1个采样位置的原始天线阵列等效为接 收阵列后接收阵元位置I集合Xu为：
其中，m = 1，2,…M，n = 1，2,…N，N为多接收通道的总数，M为多发射通道的总数，当 天线为一发多收时，N = 1 ;移动到第1个采样位置时原始天线阵列等效为包含有M*N*1个 接收阵元的接收阵列； 步骤2)将需要探测的图像空间划分SNxXNy个像素点，计算从视角c探测的图像空间 中位置（x^y^XiG {1,2,…，Nx}，yjG {l，2，"％Ny}到原始天线阵列中每个阵元的聚焦延
步骤3)计算从视角c探测的图像平面Ie(X，Y)，图像平面中位置（Xi，yp像素点的值 Ic(Xi，yj)为：
其中，Zd(t)是沿视角c进行探测时原始天线各接收阵元接收的回波，t为时间变量； 步骤4)把两个视角图像融合处理得到完整的整体建筑布局图像I (X，Y)。
【文档编号】G06F19/00GK104280732SQ201410473413
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】崔国龙, 姚雪, 王世明, 易川, 刘剑刚, 孔令讲, 杨晓波, 杨建宇 申请人:电子科技大学