一種基于多徑信號的超寬帶雷達成像方法 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明屬于超寬帶雷達成像技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于多徑信號的超寬帶雷達成像方法。 背景技術(shù) [0002] 在超寬帶雷達成像中，如果場景中有較理想的反射體存在，將會產(chǎn)生較強的多徑信號，對雷達成像性能造成影響；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，多徑信號非常豐富，如果使用傳統(tǒng)的雷達成像技術(shù)，這些多徑信號將在圖像上形成虛像。但是，反射體的存在使得本應該向四周散射的目標回波被反射回接收天線處，對這些來自不同方向的多徑信號加以利用，可以產(chǎn)生大于實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，需要雷達的時間分辨率足夠高，能將各個多徑信號分離，而超寬帶雷達的信號以其具有的超寬頻帶，相對窄帶雷達而言，可以分辨在不同時間接收到的多徑信號，從而對其進行相應的處理。 發(fā)明內(nèi)容 [0004] 本發(fā)明提出一種基于多徑信號的超寬帶雷達成像方法。在成像過程中利用來自不同方向的多徑信號增長雷達接收天線孔徑，達到提高目標成像分辨率的目的。 [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)信號傳播的路徑設置鏡像虛擬發(fā)射天線和鏡像虛擬接收天線；然后，根據(jù)成像幾何對多徑信號進行相位和幅度補償，并以任意一對發(fā)射天線和接收天線進行成像；最后，將各收發(fā)天線對的成像結(jié)果進行相干疊加，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，更多反射次數(shù)的多徑信號由于強度太弱而忽略。 [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)成像場景中實際發(fā)射天線、實際接收天線和反射體位置，根據(jù)信號傳播路徑，在相應位置設置鏡像虛擬發(fā)射天線和鏡像虛擬接收天線。 [0009] 第二步，多徑信號相位和幅度補償 [0010] 對被反射體反射的信號在反射過程中變化的幅度和相位進行補償。信號由第一介質(zhì)入射到第二介質(zhì)時，入射角為θi，折射角θt由Snell定律計算： [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公式計算出反射電場Er和入射電場Ei復振幅之比： [0013] [0014] r⊥為垂直極化時反射電場Er和入射電場Ei復振幅之比；r//為水平極化時反射電場Er和入射電場Ei復振幅之比，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] 利用電場復振幅之比對被反射體反射的信號(即多徑信號)進行相位和幅度補償。 [0016] 第三步，各收發(fā)天線對成像 [0017] 計算任意一對發(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際接收天線也可以是虛擬接收天線，計算過程如下： [0018] 假設發(fā)射天線坐標(xt,0)，接收天線坐標(u,0)；令發(fā)射信號為p(t)，則接收信號為： [0019] [0020] 其中t為快時間，c為電磁波波速，g(x,y)是場景(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)是場景(x,y)處的圖像值，δ(·)是沖擊函數(shù)。 [0024] 通過上述過程計算出任意一對發(fā)射天線和接收天線之間的成像結(jié)果，即包括利用直達信號的成像結(jié)果和利用多徑信號的成像結(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)果進行疊加，獲得高分辨率成像效果。由于在第二步對多徑信號的相位已經(jīng)補償，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)明通過設置虛擬收發(fā)天線獲得了比實際天線孔徑更大的有效孔徑，提高了目標成像分辨率；同時通過對反射信號的相位和幅度進行補償，將各所成圖像進行相干疊加，達到提高成像分辨率的目的。 附圖說明 [0028] 圖1為本發(fā)明處理流程示意圖； [0029] 圖2為成像場景示意圖； [0030] 圖3為三種多徑信號和直達信號示意圖，(a)表示由虛擬發(fā)射天線發(fā)射，實際接收天線接收的多徑信號1，(b)表示由實際發(fā)射天線發(fā)射，虛擬接收天線接收的多徑信號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3,(d)表示由實際發(fā)射天線發(fā)射，實際接收天線接收的直達信號。 [0031] 圖4為根據(jù)圖3的四種信號進行成像的結(jié)果圖，(a)為對多徑信號1成像結(jié)果圖； (b)為對多徑信號2成像結(jié)果圖；(c)為對多徑信號3成像結(jié)果圖；(d)為直達信號成像結(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。 具體實施方式