[发明专利]基于多成像字典的合成孔径穿墙雷达多径假目标剔除方法

说明书

本发明公开基于多成像字典的合成孔径穿墙雷达多径假目标剔除方法，应用于合成孔径穿墙雷达一次多径抑制技术领域，首先，根据建筑物结构特征、穿墙雷达离前墙位置以及各反射路径回波，建立目标直接回波字典与多径假目标字典；其次，对回波数据，分别使用目标直接回波字典与多径假目标字典进行后向投影成像处理，得到目标空间图像和多径假目标空间图像；最后，将目标空间图像和多径假目标空间图像进行非相干融合，实现建筑物内一次多径假目标的抑制；相比现有技术复杂度更低，多径抑制效果较好。

技术领域

本发明属于合成孔径穿墙雷达一次多径抑制技术领域，特别涉及合成孔径穿墙雷达一次多径抑制假目标剔除技术。

背景技术

利用穿墙雷达系统对封闭空间内的隐蔽目标进行探测时，电磁波除了直接通过目标反射回接收天线外，还将在建筑物墙体内表面、地面发生反射，最后传输到接收天线，在雷达图像中则表现为多径假目标，导致虚警，严重影响了穿墙雷达的探测性能。

合成孔径穿墙雷达领域的多径可按电磁波在建筑物内表面的反射情况进行分类，主要包括：前墙振荡多径、侧墙一次多径、侧墙二次多径、后墙一次多径、后墙二次多径、前后墙振荡多径。二次多径及前后墙振荡多径分布在成像区域之外，不影响房间内隐蔽目标的检测；前墙振荡多径附着于目标图像区域后方，可通过图像域滤波的方法解决。本发明主要解决侧墙一次与后墙一次多径假目标的抑制问题，也适用于其他多径假目标的剔除。

国内外许多研究机构开展了基于合成孔径穿墙雷达的多径建模及假目标剔除方法的研究。其中，美国维纳诺瓦大学大学提出了一种基于压缩感知的多径抑制方法(M.Leigsnering,F.Ahmad,M.Amin,and A.Zoubir,“Multipath exploitation inthrough-the-wall radar imaging using sparse reconstruction,”IEEE Transactionson Geoscience and Remote Sensing,vol.50,no.2,April 2014,pp.920–939.)，它将原始数据稀疏化后，利用最优化求解方法进行成像场景恢复，可实现多径的抑制。该方法需要求解复杂的最优化问题，会耗费大量的计算资源及运行时间，不能够实时处理。法赫德国王石油矿产大学提出了一种将子孔径成像与压缩感知结合的多径抑制方法(A.Abdalla,A.Muqaibel,and A.Suhail,“Aspect dependent multipath ghost suppression in TWRIunder compressive sensing framework,”in Proceedings of the InternationalConference on Communication,Signal Processing,and their Application,Sharjah,February 2015,pp.1–6)，该方法虽然能够减少运算数据量及抑制多径假目标，但是需进行雷达选择和优化求解，会导致操作复杂并且不能满足实时性的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于多成像字典的合成孔径穿墙雷达多径假目标剔除方法，通过建立目标直接回波字典矩阵与多径字典矩阵；并将两类字典用于后向投影成像，得到目标空间图像和多径假目标空间图像；通过将这些图像进行非相干融合，实现建筑物内一次多径假目标的抑制。

本发明采用的技术方案为：基于多成像字典的合成孔径穿墙雷达多径假目标剔除方法，首先，根据建筑物结构特征、穿墙雷达离前墙位置以及各反射路径回波，建立目标直接回波字典矩阵与多径假目标字典矩阵；其次，对回波数据，分别使用目标直接回波字典矩阵与多径假目标字典矩阵进行后向投影成像处理，得到目标空间图像和多径假目标空间图像；最后，将目标空间图像和多径假目标空间图像进行非相干融合，得到抑制多径后的图像。

进一步地，包括以下步骤：

S1、根据穿墙雷达离前墙位置、建筑物布局信息以及目标直接反射路径回波，建立目标直接回波字典；