一種基于多徑信號(hào)的超寬帶雷達(dá)成像方法 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明屬于超寬帶雷達(dá)成像技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于多徑信號(hào)的超寬帶雷達(dá)成像方法。 背景技術(shù) [0002] 在超寬帶雷達(dá)成像中，如果場(chǎng)景中有較理想的反射體存在，將會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的多徑信號(hào)，對(duì)雷達(dá)成像性能造成影響；尤其是在超寬帶穿墻成像中，由于墻體、天花板、地面等反射體的存在，多徑信號(hào)非常豐富，如果使用傳統(tǒng)的雷達(dá)成像技術(shù)，這些多徑信號(hào)將在圖像上形成虛像。但是，反射體的存在使得本應(yīng)該向四周散射的目標(biāo)回波被反射回接收天線處，對(duì)這些來(lái)自不同方向的多徑信號(hào)加以利用，可以產(chǎn)生大于實(shí)際接收天線孔徑的有效孔徑，提高成像分辨率。 [0003] 但是要利用多徑信號(hào)，需要雷達(dá)的時(shí)間分辨率足夠高，能將各個(gè)多徑信號(hào)分離，而超寬帶雷達(dá)的信號(hào)以其具有的超寬頻帶，相對(duì)窄帶雷達(dá)而言，可以分辨在不同時(shí)間接收到的多徑信號(hào)，從而對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理。 發(fā)明內(nèi)容 [0004] 本發(fā)明提出一種基于多徑信號(hào)的超寬帶雷達(dá)成像方法。在成像過(guò)程中利用來(lái)自不同方向的多徑信號(hào)增長(zhǎng)雷達(dá)接收天線孔徑，達(dá)到提高目標(biāo)成像分辨率的目的。 [0005] 本發(fā)明的基本思路是：首先，在已知反射體位置的情況下，根據(jù)信號(hào)傳播的路徑設(shè)置鏡像虛擬發(fā)射天線和鏡像虛擬接收天線；然后，根據(jù)成像幾何對(duì)多徑信號(hào)進(jìn)行相位和幅度補(bǔ)償，并以任意一對(duì)發(fā)射天線和接收天線進(jìn)行成像；最后，將各收發(fā)天線對(duì)的成像結(jié)果進(jìn)行相干疊加，獲得最終的圖像。本發(fā)明只考慮與反射體發(fā)生不大于兩次反射的多徑信號(hào)，更多反射次數(shù)的多徑信號(hào)由于強(qiáng)度太弱而忽略。 [0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下處理步驟： [0007] 第一步，確定虛擬天線位置 [0008] 根據(jù)成像場(chǎng)景中實(shí)際發(fā)射天線、實(shí)際接收天線和反射體位置，根據(jù)信號(hào)傳播路徑，在相應(yīng)位置設(shè)置鏡像虛擬發(fā)射天線和鏡像虛擬接收天線。 [0009] 第二步，多徑信號(hào)相位和幅度補(bǔ)償 [0010] 對(duì)被反射體反射的信號(hào)在反射過(guò)程中變化的幅度和相位進(jìn)行補(bǔ)償。信號(hào)由第一介質(zhì)入射到第二介質(zhì)時(shí)，入射角為θi，折射角θt由Snell定律計(jì)算： [0011] [0012] 其中ε1是第一介質(zhì)的介電常數(shù)，ε2是第二介質(zhì)的介電常數(shù)；再由Fresnel公式計(jì)算出反射電場(chǎng)Er和入射電場(chǎng)Ei復(fù)振幅之比： [0013] [0014] r⊥為垂直極化時(shí)反射電場(chǎng)Er和入射電場(chǎng)Ei復(fù)振幅之比；r//為水平極化時(shí)反射電場(chǎng)Er和入射電場(chǎng)Ei復(fù)振幅之比，其中η1為第一介質(zhì)波阻抗，第一介質(zhì)即反射前信號(hào)傳播的介質(zhì)；η2為第二介質(zhì)波阻抗，第二介質(zhì)即反射體介質(zhì)。 [0015] 利用電場(chǎng)復(fù)振幅之比對(duì)被反射體反射的信號(hào)(即多徑信號(hào))進(jìn)行相位和幅度補(bǔ)償。 [0016] 第三步，各收發(fā)天線對(duì)成像 [0017] 計(jì)算任意一對(duì)發(fā)射天線和接收天線之間的成像結(jié)果f(x,y)，其中發(fā)射天線既可以是實(shí)際發(fā)射天線也可以是虛擬發(fā)射天線，接收天線既可以是實(shí)際接收天線也可以是虛擬接收天線，計(jì)算過(guò)程如下： [0018] 假設(shè)發(fā)射天線坐標(biāo)(xt,0)，接收天線坐標(biāo)(u,0)；令發(fā)射信號(hào)為p(t)，則接收信號(hào)為： [0019] [0020] 其中t為快時(shí)間，c為電磁波波速，g(x,y)是場(chǎng)景(x,y)處的散射函數(shù)； [0021] 利用下式獲得成像結(jié)果： [0022] [0023] 其中f(x,y)是場(chǎng)景(x,y)處的圖像值，δ(·)是沖擊函數(shù)。 [0024] 通過(guò)上述過(guò)程計(jì)算出任意一對(duì)發(fā)射天線和接收天線之間的成像結(jié)果，即包括利用直達(dá)信號(hào)的成像結(jié)果和利用多徑信號(hào)的成像結(jié)果。 [0025] 第四步，成像結(jié)果相干疊加 [0026] 將第三步中所得到的各成像結(jié)果進(jìn)行疊加，獲得高分辨率成像效果。由于在第二步對(duì)多徑信號(hào)的相位已經(jīng)補(bǔ)償，各圖像相加是相干疊加，疊加后成像效果最佳。 [0027] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過(guò)設(shè)置虛擬收發(fā)天線獲得了比實(shí)際天線孔徑更大的有效孔徑，提高了目標(biāo)成像分辨率；同時(shí)通過(guò)對(duì)反射信號(hào)的相位和幅度進(jìn)行補(bǔ)償，將各所成圖像進(jìn)行相干疊加，達(dá)到提高成像分辨率的目的。 附圖說(shuō)明 [0028] 圖1為本發(fā)明處理流程示意圖； [0029] 圖2為成像場(chǎng)景示意圖； [0030] 圖3為三種多徑信號(hào)和直達(dá)信號(hào)示意圖，(a)表示由虛擬發(fā)射天線發(fā)射，實(shí)際接收天線接收的多徑信號(hào)1，(b)表示由實(shí)際發(fā)射天線發(fā)射，虛擬接收天線接收的多徑信號(hào)2，(c)表示由虛擬發(fā)射天線發(fā)射，虛擬接收天線接收的多徑信號(hào)3,(d)表示由實(shí)際發(fā)射天線發(fā)射，實(shí)際接收天線接收的直達(dá)信號(hào)。 [0031] 圖4為根據(jù)圖3的四種信號(hào)進(jìn)行成像的結(jié)果圖，(a)為對(duì)多徑信號(hào)1成像結(jié)果圖； (b)為對(duì)多徑信號(hào)2成像結(jié)果圖；(c)為對(duì)多徑信號(hào)3成像結(jié)果圖；(d)為直達(dá)信號(hào)成像結(jié)果圖； [0032] 圖5為利用本發(fā)明得到的最后高分辨率成像結(jié)果圖。 具體實(shí)施方式