一种建筑物布局成像方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种建筑物布局成像方法及系统，首先利用墙体与天线的几何位置关系，估算墙体参数，计算电磁波穿透墙体时延，将真实穿透墙体的时延用作后续成像补偿。墙体在整个建筑物内部空间内的数量少，具有稀疏性，同时利用墙体具有块状，连续性的特点。运用分布式压缩感知方法，对目标距离域划分子空间，将计算得到的真实传播时延在子空间中对数据补偿，矫正电磁波在墙体中传播时延，去除前墙对内墙影响。构造一个新的矩阵，使矩阵也具有块状、连续性的特点，通过矩阵将场景与投影联系起来，将点连成块，呈现墙体形状。该方法运算量小，从而能够应用于实时测试系统。

Building layout imaging method and system

And the system of the invention discloses a building layout imaging method, the geometric relation using wall and antenna, estimation of wall parameters, calculation of wall penetrating electromagnetic wave delay, will penetrate the wall when used for real follow-up imaging compensation. Wall in the interior space of the building, the number of sparse, while the use of the wall with a block, continuous characteristics. The use of distributed compressed sensing method, the distance of target domain space division, the real propagation delay calculated from the data in the subspace correction compensation, propagation delay of the electromagnetic wave in the wall, before removing the wall on the interior wall effect. Construct a new matrix, so that the matrix also has the characteristics of massive, continuous, through the matrix will be linked to the scene and the projection will be connected into a block, showing the shape of the wall. This method can be used in real time test system because of its small computation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及穿墙雷达成像
，具体涉及一种建筑物布局成像方法及系统。
技术介绍
现有穿墙雷成像不仅考虑隐藏在墙体后以人体为主的点目标，同时也要考虑建筑物内部的墙体等扩展目标。研究墙体在建筑物内部的布局在穿墙雷达成像中至关重要，它为反恐战争、人质解救及城市救援提供了依据。现有建筑物布局成像方法多是在建筑物墙体外侧密集布置天线阵元采集数据然后处理全数据，经过频域直接成像法处理后对墙体成像。然而，现有成像方法存在以下问题：1、由于前墙的厚度以及介电常数不同，会对电磁波传播时延产生影响，从而改变电磁波的传播路径和速度，引入目标散射回波延迟误差，进而出现位置偏移、图像扩散等现象，使得成像质量不佳。2、内墙距离天线位置不同，则散射点值不相同，若成像算法不考虑回波信号的这一特点对场景成像的影响，将导致目标杂波比小，也会使得成像效果不佳。3、为获得较好的成像结果，需要天线阵元间距小，且处理全数据，因此造成后端数据处理压力大。在现有步进频体制的穿墙雷达系统中，因为发射端与接收端同步工作，所以存在直达波问题。直达波是收发天线之间最强的信号，不仅制约系统的动态范围，而且当该信号反傅里叶变换到时域后，会有一个很短的上升时间并产生一个辛格函数形状的响应，具有距离旁瓣，对于静态成像，这个响应相当于噪声，会掩盖距离上邻近的小目标。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是在实阵列的阵元间距大、阵元数据稀疏采样情况下，现有建筑物布局成像方法存在成像质量差以及步进频体制雷达系统存在较强的直达波，提供一种建筑物布局成像方法及系统。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种建筑物布局成像方法，包括如下步骤：步骤1、使用m个频点的步进频信号作为雷达系统的发射信号；步骤2、将n个天线阵元组成线性阵列，所有天线与外墙的距离均为h，每2个天线相互间隔距离为L；将天线设置为收发分置工作模式；步骤3、将天线阵列整体平移进行测量；每平移一个位置测量一次，每个平移位置以一个天线为发射天线，则其余n-1个天线作为接收天线，每个平移位置所得到的回波数据矩阵，当平移k个位置后所得到的回波数据矩阵v＝[v1,v2,...,vN]；其中N＝(n-1)×k；步骤4、对每个平移位置得到的回波数据矩阵进行反傅里叶变换，得到一维回波信号，并将一维回波信号上升沿开始位置到下降沿结束位置测量为每个平移位置的墙体内部传播时延τw；步骤5、根据得到的墙体内部传播时延τw，天线与墙体位置几何关系，联合求解N个方程组估计出墙体的厚度d和介电常数ε；步骤6、在N组回波数据中随机选择S组天线组合的数据并对其构造稀疏字典ψ，其中S<N；步骤7、构造高斯随机测量矩阵Φ＝diag{β1,β2,...βS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建筑物布局成像方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、使用m个频点的步进频信号作为雷达系统的发射信号；步骤2、将n个天线阵元组成线性阵列，所有天线与外墙的距离均为h，每2个天线相互间隔距离为L；将天线设置为收发分置工作模式；步骤3、将天线阵列整体平移进行测量；每平移一个位置测量一次，每个平移位置以一个天线为发射天线，则其余n‑1个天线作为接收天线，每个平移位置所得到的回波数据矩阵，当平移k个位置后所得到的回波数据矩阵v＝[v1,v2,...,vN]；其中N＝(n‑1)×k；步骤4、对每个平移位置得到的回波数据矩阵进行反傅里叶变换，得到一维回波信号，并将一维回波信号上升沿开始位置到下降沿结束位置测量为每个平移位置的墙体内部传播时延τw；步骤5、根据得到的墙体内部传播时延τw，天线与墙体位置几何关系，联合求解N个方程组估计出墙体的厚度d和介电常数ε；步骤6、在N组回波数据中随机选择S组天线组合的数据并对其构造稀疏字典ψ，其中S<N；步骤7、构造高斯随机测量矩阵Φ＝diag{β1,β2,...βS}；其中βu的维度为H行，m列，且H<m；βu中的元素独立服从均值为0，方差为的高斯分布；并根据zu＝βuvu得到测量数据矢量其中u＝1,2,…，S；vu是回波数据矩阵v的第u个列向量；步骤8、构造Gx×B行，Gx×Gz列的块矩阵A；该块矩阵A的第q行的(q‑1)×lx+1～q×lx个元素为1，其它元素为0；上述Gx为方位向划分网格数，Gz为距离向划分网格数，lx为定义块长度，B为方位向块数，步骤9、对块矩阵A求伪逆得到A‑1，并将其与稀疏字典ψ构造出新的字典矩阵σ，即σ＝ψ×A‑1；步骤10、将高斯随机测量矩阵Φ与新的字典矩阵σ构造出传感矩阵θ，即θ＝Φ×σ；步骤11、在约束条件z＝θr下，求解r；并根据Ag＝r求得g；由此获得到墙体成像结果。...

【技术特征摘要】
1.一种建筑物布局成像方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、使用m个频点的步进频信号作为雷达系统的发射信号；步骤2、将n个天线阵元组成线性阵列，所有天线与外墙的距离均为h，每2个天线相互间隔距离为L；将天线设置为收发分置工作模式；步骤3、将天线阵列整体平移进行测量；每平移一个位置测量一次，每个平移位置以一个天线为发射天线，则其余n-1个天线作为接收天线，每个平移位置所得到的回波数据矩阵，当平移k个位置后所得到的回波数据矩阵v＝[v1,v2,...,vN...

【专利技术属性】
技术研发人员：晋良念，刘琦，张燕，谢辉玉，刘庆华，欧阳缮，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45