基于阵列雷达的扩展动目标穿墙成像方法

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。

主权项

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Z_i'(t):Z_i'(t)＝Z_i+1(t)‑Z_i(t)i＝1,2,…,NZ‑1    (公式一)式中Z_i(t)表示第i帧接收回波数据；t表示时间；NZ表示接收回波数据的总帧数；第二步：依次对各帧回波数据进行成像：利用反向投影算法对做差处理后的任意一帧回波数据Z_i'(t)进行成像处理，得到成像结果S_i：S_i＝{s_m,n|m＝1,…,M,n＝1,…,N}   (公式二)式中s_m,n表示像素(m,n)处的幅值，M,N分别表示距离向和方位向上的像素点数；第三步：采用高斯分布的CFAR检测器完成目标的检测：采用高斯分布的CFAR检测器对成像结果S_i进行目标检测，得到检测结果A_i：A_i＝{a_m,n|m＝1,…,M,n＝1,…,N}    (公式三)式中a_m,n表示(m,n)处CFAR检测后二值灰度值；第四步：提取图像中目标的空间位置坐标：①利用图像A_i对图像S_i进行掩模运算得到图像B_i：B_i＝{b_m,n|m＝1,…,M,n＝1,…,N}    (公式四)式中b_m,n＝s_m,n×a_m,n；②对图像B_i进行聚类处理，得到各距离中心的位置信息，记为P_i：$P_i=\left\{\left(x_i^l,y_i^l\right)|l=1,2...,NP\right\}$    (公式五)式中表示第i帧中聚类得到的第l个目标像素点坐标，NP表示聚类得到的目标总个数；第五步：虚假目标判定与消除：①从第四步得到的聚类中心位置信息P_i中提取任意一个目标像素点坐标，记为p₁＝1,2,…,NP‑1；依次读取距离向上位于目标P_i¹后面的目标，记为p₂＝p₁+1,…,NP；P_i²也是P_i中的元素，若公式六成立，则将P_i²所在聚类中的图像B_i的像素点置零，否则更新目标点P_i²直至遍历一遍；然后更新P_i¹，至P_i¹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′_i；r＝1,2…,NT i＝1，2,3,…,NZ‑1    (公式六)式中δ为判断发射天线位置、P_i¹和P_i²是否在一条直线上的判决门限，α为判断目标距离向坐标是否恒定的阈值；门限与阈值的确定根据实际系统进行设定；表示第r个发射天线的坐标，NT表示发射天线的总数；表示第i帧中目标P_i²在成像中距离向坐标值：I′_i＝{c_m,n|m＝1,…,M,n＝1,…,N}    (公式七)式中c_m,n表示(m,n)处消除虚假目标点后二值灰度值；②将图像I′_i与图像S_i进行如下运算，得到消除掉虚假目标后的图像为D_i：D_i＝{d_m,n|m＝1,…,M,n＝1,…,N}    (公式八)式中d_m,n＝c_m,n×s_m,n；D_i即为第i帧回波数据消除掉虚假目标后的扩展动目标成像结果。