[发明专利]一种快速高斯网格化非均匀FFT穿墙成像雷达BP方法

权利要求书

1.一种快速高斯网格化非均匀FFT穿墙成像雷达BP方法，其特征在于，包括：

步骤1:建立穿墙雷达探测场景模型，设置平行于墙体的天线阵元，发射电磁波，对得到的目标回波信号进行均匀采样，得到回波信号数据e；

步骤2:穿墙雷达成像区域像素点网格化分，将回波信号数据投影到成像区域的各个像素点网格上，得到穿墙雷达BP成像像素点幅度值I(x_p,y_p)；

步骤3：构造非均匀FFT的表达式，用于将均匀采样数据变换为非均匀采样数据，预先计算和存储非均匀FFT的表达式中的各个系数；

步骤4:将均匀采样数据变换为非均匀采样数据，对I(x_p,y_p)利用快速高斯网格化非均匀FFT计算，最后累加得到雷达成像图。

2.根据权利要求1所述的一种快速高斯网格化非均匀FFT穿墙成像雷达BP方法，其特征在于，所述步骤1建立的穿墙雷达探测场景模型为：

前墙与后墙的墙体厚度为d，相对介电常数为ε_w，探测目标为半径r的理想电导体，置于两面墙之间，圆心与前墙的垂直距离为δ；

设置平行于墙体且距离墙体距离为h₁的N个天线阵元，发射电磁波，对得到的N个天线阵元目标回波信号进行M次采样，得到M×N维矩阵e：

e＝[z₁,z₂,…z_N] (1)

式中，z_n＝[z_n(1),z_n(2),…,z_n(M)]^T，n＝1,2,…N，z_n(m),m＝1,2,…M表示同一天线在不同采样点的回波信号幅值。

3.根据权利要求2所述的一种快速高斯网格化非均匀FFT穿墙成像雷达BP方法，其特征在于，所述步骤2中，穿墙雷达成像区域像素点网格化分，将整个成像区域划分为P个像素点网格，将z_n(m)投影到成像区域的各个像素点网格上，得到穿墙雷达BP成像像素点幅度值：

式中，I(x_p,y_p)为第p(p＝1,2,…,P-1)个像素网格点的复幅度值，f_m＝f₀+mΔf为第m(m＝1,2,…M)个工作频点，f₀为发射信号的起始频率，Δf为频率间隔，τ_p为成像像素网格点p和第n(n＝1,2,…N)根天线之间的双程时延：

τ_p＝2(l₁+l₃)/c+2l₂/v (3)

式中，为电磁波在墙体的传播速度，c为电磁波在空气中的传播速度，ε_w为墙体的相对介电常数；

l₁，l₂，l₃分别表示发射电磁波天线阵元与前墙体的斜距、电磁波在墙体传播的距离以及电磁波穿过墙体后到达目标的距离。

4.根据权利要求3所述的一种快速高斯网格化非均匀FFT穿墙成像雷达BP方法，其特征在于，步骤3所述构造非均匀FFT的表达式，预先计算和存储非均匀FFT的表达式中的各个系数，包括以下步骤：

步骤3.1：对于均匀采样序列定义非均匀采样序列x_j的离散傅里叶变换：

g_τ(x)是[0,2π]上的一维周期高斯核函数，其表达式如下：

式中，τ为高斯核函数参数，决定高斯核函数的指数衰减速率；

步骤3.2：构造非均匀FFT的表达式

步骤3.3：预先计算和存储f(x_j)中的各个系数，得到期望值f(x_j)。