一种基于MIMO穿墙雷达的建筑物单边两点斜视成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于MIMO穿墙雷达的建筑物单边两点斜视成像方法，采用MIMO穿墙雷达依次在建筑物单边选取的两个探测位置点进行实孔径斜视探测，收集的两点实孔径回波通过后向投影成像算法形成两幅包含建筑物部分墙角和内部静止目标的斜视图像。而对于两幅斜视图像，本发明专利技术利用叠加融合和二维恒虚警检测，既保证了建筑物全部墙角图像的完整性，利于确定全部墙体的布局，同时抑制了墙角图像旁瓣和多径幻象干扰，利于判断内部静止目标的分布，最终获得了包含清晰墙角图像和静止目标图像的建筑物全景图像。由墙角图像和静止目标图像可分别判断墙体布局和静止目标分布，实现了对建筑物的墙体布局和内部静止目标的成像探测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种雷达成像方法，尤其涉及一种基于ΜΙΜΟ穿墙雷达的建筑物单边两 点斜视成像方法。
技术介绍
在基于穿墙雷达的建筑物成像探测应用中，建筑物的墙体布局与内部静止目标 (家具、家电、静止人体等)是运动人体之外的另两个基本探测对象，由于反射特性差异以及 墙体穿透衰减，造成墙体回波强度远高于内部静止目标的回波强度，因此需要采用不同处 理方式来获取墙体布局图像和静止目标图像。 对于墙体布局成像，微弱的内部静止目标回波的影响可忽略，由于墙体镜面反射 的特性，现有方法获取建筑物全部墙体回波，至少需要穿墙雷达在建筑物相邻的两边，从垂 直于两边墙体表面的两个视角分别进行"正视"合成孔径多点探测，即建筑物双边多点正视 探测，回波数据收集和处理十分复杂，且要求建筑物周边满足双边多点正视探测条件，可实 现性不高。 对于内部静止目标成像，只需要在建筑物单边进行单视角的合成孔径探测或多发 多收(Multiple Input Multiple 0utput，MIM0)实孔径探测即可获取足够的目标回波，但 墙体回波表现为强杂波干扰，墙体图像旁瓣会掩盖静止目标图像，现有的墙体回波抑制方 法如自适应滤波算法、CLEAN算法面对非均匀墙体时性能下降严重。此外，建筑物封闭空间 存在复杂多径杂波，会对静止目标成像造成幻象干扰，现有的多径幻象抑制方法主要分为 两类，一类是利用墙体镜面反射特性和墙体位置求解多径幻象位置再进行处理，但此类方 法依赖于理想的墙体镜面反射特性和通常未知或带有估计误差的墙体位置信息，处理效果 有限，且在多目标时可能造成部分目标图像丢失；另一类也是处理效果较好的方法需要进 行建筑物双边正视(两个视角)探测，基于两幅不同视角图像中多径幻象分布差异性，通过 图像融合来抑制多径幻象，但双边正视探测带来的数据收集处理复杂(合成孔径）、探测环 境要求苛刻等问题降低了方法的实用性。
技术实现思路
本专利技术提供一种解决上述问题的简单实用的基于ΜΜ0穿墙雷达的建筑物单边两 点斜视成像方法，只需要采用ΜΙΜΟ穿墙雷达依次在建筑物单边选取的两个探测位置点进行 实孔径斜视探测，如图1所示，即可实现对建筑物墙体布局和内部静止目标的清晰成像探 测 。 为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下： 一种基于ΜΜ0穿墙雷达的建筑物单边两点斜视成像方法，如图2所示，包括以下步 骤： 步骤1:MBTO穿墙雷达分别在两个探测点进行多通道回波数据收集； (1)在建筑物的单边选取两个探测点Α和Β，Α和Β需满足两点斜视时阵列可获取建 筑物全部墙角回波； (2)MIM0穿墙雷达依次在探测点A和B进行斜视实孔径探测，假设发射信号为超宽 带脉冲信号，则两个探测点收集的多个收发通道回波数据分别表示为{s A(n，t)，n=l， 2，-"，《和{別(113)，11=1，2，~少}，其中小为1頂0穿墙雷达收发通道的总数； 步骤2:将^(11，1:)，11=1，2，"，1'1}和{8[3(11，1:)，11=1，2，"，1'1}，分别根据后向投影 成像算法形成两幅包含建筑物部分墙角图像和内部静止目标图像的斜视图像Ia(X，Y)和Ib (X，Y); 步骤3:将两幅斜视图像IA(X，Y)和IB(X，Y)分别进行图像归一化，得到图像 ?.、(Χ，Υ)和?Β(Χ,Υ); 步骤4:将图像?Α(Χ,Υ)和?Β(；Χ, Υ>进行叠加融合，形成包含建筑物全部墙角图像 和内部静止目标图像的叠加图像Ι+(Χ，Υ)，并进行归一化处理得到图像丨._(X,Y): 步骤5:对归一化叠加图像?+(Χ,Υ)进行二维单元平均恒虚警检测，剔除墙角图像 旁瓣和多径幻象干扰，形成一幅包含清晰的建筑物全部墙角图像和内部静止目标图像的建 筑物全景图像UX，Y)。 根据全部墙角图像和内部静止目标图像可分别判断建筑物的墙体布局和内部静 止目标分布，从而实现对建筑物墙体布局和内部静止目标的成像探测。 作为优选:步骤2的两幅斜视图像IA(X，Y)和IB(X，Y)中，位于(x，y)的像素点的取值 计算为：式（1)中，τΑ,4ΡτΒ,η为聚焦延迟，定义为电磁波在第η个收发通道对应的收发天线 到 (X，y)处像素点的传播延迟，分别计算为：式(2)中，(xK)和(<",)么）分别为在探测点A时，ΜΜ0阵列中对应第η个收发 通道的发射天线和接收天线的位置;而尤）和(<",尤,）分别为在探测点Β时，ΜΜ0阵 列中对应第η个收发通道的发射天线和接收天线的位置，c为光速。作为优选:步骤3中，图像归一化时，位于(X，y)的像素点的归一化取值为： 其中，max(IA(X，Y))和max(IB(X，Y))分别为图像IA(X，Y)和I B(X，Y)中最大的像素 值。 作为优选:步骤4中，图像^(Χ,Υ)异Ρ?Β(Χ,Υ)进行叠加融合的公式为其中，I+(x，y)为叠加图像Ι+(Χ，Υ)中位于(x，y)的像素点的取值；叠加图像I+(X，Y)的归一化处理表示为： 其中，/:(X, j，)为归一化后的叠加图像?+ (X, Υ)中位于(X，y)的像素点的取值，max (1办，￥))为1办，￥)的最大像素值； 作为优选:步骤5中，对于归一化叠加图像Ι_(ΧΛ?中处于(X，y)的待测像素点，对 应的二维单元平均恒虚警检测器的门限设置为： 其中，PfA恒虚警概率，^ 为待测像素点周围的参考像素点的取值，Μ为参 考像素点的数目；为保证对包含多个像素点的目标图像的有效检测，参考像素点选取为以 待测像素点为中心的参考矩形窗内排除保护像素点后剩余的像素点，保护像素点为以待测 像素点为中心的保护矩形窗内的像素点，其中保护矩形窗的尺寸与雷达分辨率一致，以避 免目标像素点被作为噪声参与门限计算，参考矩形窗尺寸适宜设置为保护矩形窗尺寸的2 倍左右； 基于式(6)的门限，对归一化叠加图像?_(X. Υ)所有的像素点按式(7)依次进行检 测判决，即像素点取值的平方大于门限时输出值为1，小于门限时输出值为〇;输出一幅二值 化的建筑物全景图像UX，Y)，包含了清晰的建筑物全部墙角图像和内部静止目标图像；上式(7)中aX，y)为Ι〇(Χ，Υ)中位于(x，y)的像素点的取值。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:针对建筑物墙体布局与内部静止目标的成 像探测需求，本专利技术利用ΜΜ0穿墙雷达进行建筑物单边两点斜视探测，与现有的双边多点 正视的探测方式相比，回波数据收集与处理简单，对建筑物周边探测环境的要求更为宽松， 现实可行性与实用性更高。 对于两幅斜视图像，本专利技术利用叠加融合和二维恒虚警检测，既保证了建筑物全 部墙角图像的完整性，利于确定全部墙体的布局，又抑制了墙角图像旁瓣和多径幻象干扰， 利于判断内部静止目标的分布，具体方式为步骤5。最终，本专利技术获得了包含清晰墙角图像 和静止目标图像的建筑物全景图像，由建筑物全部墙角图像可判断墙体布局，而根据内部 静止目标图像可获知静止目标分布，实现了对建筑物的墙体布局和内部静止目标的成像探 测 。【附图说明】 图1为MBTO穿墙雷达建筑物单边两点斜视探测示意图； 图2为本专利技术流程图； 图3为本专利技术实施例1仿真场景示意图；图4为在探测点Α时十六个收发通道的高斯脉冲距离像平面图；图5为在探测点B时十六个收发通道的高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MIMO穿墙雷达的建筑物单边两点斜视成像方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：MIMO穿墙雷达分别在两个探测点进行多通道回波数据收集；(1)在建筑物的单边选取两个探测点A和B，A和B需满足两点斜视时阵列可获取建筑物全部墙角回波；(2)MIMO穿墙雷达依次在探测点A和B进行斜视实孔径探测，假设发射信号为超宽带脉冲信号，则两个探测点收集的多个收发通道回波数据分别表示为{sA(n,t),n＝1,2,…,N}和{sB(n,t),n＝1,2,…,N}，其中，N为MIMO穿墙雷达收发通道的总数；步骤2：将{sA(n,t),n＝1,2,…,N}和{sB(n,t),n＝1,2,…,N}，分别根据后向投影成像算法形成两幅包含建筑物部分墙角图像和内部静止目标图像的斜视图像IA(X,Y)和IB(X,Y)；步骤3：将两幅斜视图像IA(X,Y)和IB(X,Y)分别进行图像归一化，得到图像和步骤4：将图像和进行叠加融合，形成包含建筑物全部墙角图像和内部静止目标图像的叠加图像I+(X,Y)，并进行归一化处理得到图像步骤5：对归一化叠加图像I进行二维单元平均恒虚警检测，剔除墙角图像旁瓣和多径幻象干扰，形成一幅包含清晰的建筑物全部墙角图像和内部静止目标图像的建筑物全景图像Io(X,Y)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾勇，钟晓玲，郭勇，刘剑刚，崔成华，陈俊杰，吉江涛，
申请(专利权)人：成都理工大学，贾勇，
类型：发明
国别省市：四川;51