基于阵列雷达的扩展动目标穿墙成像方法
【专利摘要】本发明提供一种基于阵列雷达的扩展动目标穿墙成像方法。技术方案包括下述步骤：第一步：采用变化检测方法对回波数据相邻两帧进行差处理以消除杂波影响；第二步：依次对各帧回波数据进行成像；第三步：采用高斯分布的CFAR检测器完成目标的检测；第四步：提取图像中目标的空间位置坐标；第五步：虚假目标判定与消除，得到各帧回波数据消除掉虚假目标后的扩展动目标成像结果。本发明能够解决扩展运动目标成像中虚假目标的抑制问题，同时本发明易于实现，可用于实际工程设计与信号处理。
【专利说明】基于阵列雷达的扩展动目标穿墙成像方法
【技术领域】
[0001]本发明属于穿墙阵列雷达成像【技术领域】，具体为穿墙成像时，利用穿墙阵列雷达的扩展对动目标进行成像，同时抑制虚假目标的方法。
【背景技术】
[0002]穿墙阵列雷达通过发射具有良好低频穿透性的电磁波以及使用大带宽满足距离分辨率的要求，实现对墙后目标甚至建筑物结构的高分辨成像，极大增强了目标信息获取能力。在典型穿墙应用中，常用频带为I~3GHZ，距离向分辨率可达0.075m,而在穿墙动目标成像研究中的最为感兴趣的人体目标标准尺寸为1.8mX 0.5mX 0.35m。由于人体目标通常占据多个距离分辨单元，因此不能作为点目标处理，需将其作为扩展目标来分析处理。
[0003]穿墙动目标成像技术是穿墙成像研究的重要内容，在军事和民用方面都具有广泛的应用价值。然而当目标为扩展目标时，由于目标实际尺寸相对较大，会对电磁波造成遮蔽效应，因而在动目标成像时，会出现一个或数个虚假目标，极大的影响穿墙动目标成像的准确性，限制了该技术在实际中的应用。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种针对扩展动目标的穿墙成像方法，该方法利用恒虚警检测、聚类和空域信息，对扩展运动目标成像中的虚假目标进行了抑制，降低了虚警率、并提高了信杂比。
[0005]本发明的基本思路是:通过CFAR(Constant False Alarm Rate,恒虚警率)检测器得到检测后图像，利用聚类算法提取·所有目标的空间位置信息，根据目标的空域位置信息，判断虚假目标并予以消除。
[0006]本发明的技术方案是:一种基于穿墙阵列雷达的扩展动目标成像方法，利用穿墙阵列雷达对墙体后的扩展动目标进行探测，其特征在于，包括下述步骤:
[0007]第一步:变化检测消除强杂波影响
[0008]采用变化检测方法对回波数据相邻两帧进行差处理以消除杂波影响，记差处理后的回波数据为Zi' (t):
[0009]Ii' (t) = Zi+1(t)-Zi(t) i = I, 2,..., NZ-1 (公式一)
[0010]式中Zi (t)表示第i帧接收回波数据4表示时间，至数据接收完毕为止；NZ表示接收回波数据的总帧数。
[0011]第二步:依次对各帧回波数据进行成像
[0012]利用BP(back projection,反向投影)算法对做差处理后的某帧回波数据Zi' (t)进行成像处理，得到成像结果Si:
[0013]Si = {sm’n|m = 1，...，M，n = 1，…，N} (公式二)
[0014]式中Sni n表示像素(m，η)处的幅值，Μ, N分别表示距离向和方位向上的像素点数。
[0015]第三步:采用高斯分布的CFAR检测器完成目标的检测[0016]采用高斯分布的CFAR检测器对成像结果Si进行目标检测，得到检测结果Ai:
[0017]Ai = {am，n|m = 1，…，Μ, η = 1，…，N} (公式三)
[0018]式中am，n表示(m，η)处CFAR检测后二值灰度值。
[0019]第四步:提取图像中目标的空间位置坐标
[0020]①利用图像Ai对图像Si进行掩模运算得到图像&:
[0021]Bi = {bm，n|m = 1，…，Μ，η = 1，…，N} (公式四)
[0022]Smtvn = S1^nXaniint5
[0023]②对图像Bi进行聚类处理，得到各距离中心的位置信息，记为Pi:
[0024]Ρ^{(χ'ηy[)\1 = \,2...,ΝΡ) (公式五)
[0025]式中(X,表示第i帧中聚类得到的第I个目标像素点坐标，NP表示聚类得到的目标总个数。
[0026]第五步:虚假目标判定与消除
[0027]①从第四步得到的聚类中心位置信息Pi中提取任意目标像素点坐标，记为P! =(xf',)’n A =丨，2,…,Μ3-丨，即泞是？1中的任意一个元素；依次读取距离向上位于目
标if后面的目标,记为#) P2 =Pv---,NP, /f也是Pi中的元素,若公式六成立，
则将t所在聚类中的所有像素点置零，否则更新目标点f直至遍历一遍。然后更新#，至
圩遍历完毕，此时得到消除掉虚假目标后的动目标成像结果，记为I/。
[0028]
【权利要求】
1.一种基于穿墙阵列雷达的扩展动目标成像方法，利用穿墙阵列雷达对墙体后的扩展动目标进行探测，其特征在于，包括下述步骤: 第一步:变化检测消除强杂波影响: 采用变化检测方法对回波数据相邻两帧进行差处理以消除杂波影响，记差处理后的回波数据为Zi' (t):
【文档编号】G01S13/89GK103675811SQ201310693688
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】陆必应, 周智敏, 金添, 孙鑫, 刘鹏飞, 张斓子, 赵洋 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学