一种穿墙雷达成像方法、装置、设备及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种穿墙雷达成像方法、装置、设备及系统，所述方法包括：获取收发共置天线在多个观测位置点采集到的穿墙雷达回波信号集；对穿墙雷达回波信号集进行预处理，以去除穿墙雷达回波信号集当中的固定墙体静态背景的回波信号；将预处理后的穿墙雷达回波信号集及预设调谐参数输入到预设的低秩稀疏优化算法当中进行求解，以提取出待检测目标的回波信号；根据待检测目标的回波信号，构建待检测目标的图像。本发明专利技术有效地去除墙体内管道或钢筋等异物的强反射，并增强墙后目标的穿墙雷达图像，提高穿墙雷达成像质量。提高穿墙雷达成像质量。提高穿墙雷达成像质量。

【技术实现步骤摘要】
一种穿墙雷达成像方法、装置、设备及系统


[0001]本专利技术涉及穿墙雷达成像
，特别涉及一种穿墙雷达成像方法、装置、设备及系统。

技术介绍

[0002]穿墙雷达成像是一种新型透视成像技术，在城市作战、灾后营救等领域有广泛应用，常见的成像技术有红外成像、热成像、超声波探测、可见光成像等。电磁波由于具有良好的穿透性，能够对非透明介质后的目标进行探测以及成像。
[0003]在穿墙雷达成像中，由于墙反射而产生的强烈杂波往往会压倒来自墙后或建筑物内静止目标的回波信号，目前为止已经开发了许多方法用来消除墙杂波，但这些墙杂波去除方法一般基于两种假设：1)墙面响应远强于墙后目标响应；2)墙体内无异物反射回波，在每个天线扫描位置，墙面反射是相对恒定的信号，而目标反射是变化的信号。
[0004]然而，在实际中对于许多建筑结构来说，墙内存在一层钢筋或者公用管道等异物，这也会产生强烈的杂波。这种强烈的干扰反射可能会压倒性地掩盖来自墙后被测目标的回波信号。并且，这种杂波比目标杂波强，比墙杂波弱。另一方面，这类杂波在每个扫描位置上也是变化的。
[0005]因此，目前受墙面和墙内异物的反射杂波的干扰，导致待测目标的穿墙雷达成像质量相对较差。

技术实现思路

[0006]基于此，本专利技术的目的是提供一种穿墙雷达成像方法、装置、设备及系统，以解决现有穿墙雷达成像质量差的技术问题。
[0007]根据本专利技术实施例的一种穿墙雷达成像方法，所述方法包括：
[0008]获取收发共置天线在多个观测位置点采集到的穿墙雷达回波信号集；
[0009]对所述穿墙雷达回波信号集进行预处理，以去除所述穿墙雷达回波信号集当中的固定墙体静态背景的回波信号，所述固定墙体静态背景的回波信号包括外墙表面的回波信号和内墙表面的回波信号；
[0010]将预处理后的穿墙雷达回波信号集及预设调谐参数输入到预设的低秩稀疏优化算法当中进行求解，以从所述预处理后的穿墙雷达回波信号集当中提取出待检测目标的回波信号；
[0011]根据所述待检测目标的回波信号，构建所述待检测目标的图像。
[0012]另外，根据本专利技术上述实施例的一种穿墙雷达成像方法，还可以具有如下附加的技术特征：
[0013]进一步地，对所述穿墙雷达回波信号集进行预处理，以去除所述穿墙雷达回波信号集当中的固定墙体静态背景的回波信号的步骤包括：
[0014]通过二维的高通滤波器来对所述穿墙雷达回波信号集进行预处理，以去除所述穿
墙雷达回波信号集当中的固定墙体静态背景的回波信号。
[0015]进一步地，将预处理后的穿墙雷达回波信号集及预设调谐参数输入到预设的低秩稀疏优化算法当中进行求解的步骤包括：
[0016]按照低秩稀疏分解的思想，将所述预处理后的穿墙雷达回波信号集分解为低秩部分和稀疏部分，低秩部分为墙体内异物的回波信号，稀疏部分为待检测目标的回波信号；
[0017]基于低秩部分和稀疏部分分别构建低秩矩阵L和稀疏矩阵S；
[0018]将低秩矩阵L和稀疏矩阵S及预设调谐参数λ输入到低秩稀疏优化算法当中进行求解。
[0019]进一步地，所述低秩稀疏优化算法的表达式为：
[0020][0021]式中，‖L‖
*
表示低秩矩阵L的核范数，是低秩矩阵L奇异值的和，以及‖S‖1表示稀疏矩阵S的l1范数，λ为预设调谐参数，用于平衡核范数项和l1范数项。
[0022]进一步地，将预处理后的穿墙雷达回波信号集及预设调谐参数输入到预设的低秩稀疏优化算法当中进行求解的步骤包括：
[0023]将所述预处理后的穿墙雷达回波信号集及所述预设调谐参数输入到所述低秩稀疏优化算法当中，并借助凸优化工具箱进行求解。
[0024]进一步地，获取收发共置天线在多个观测位置点采集的穿墙雷达回波信号集的步骤之前，还包括：
[0025]控制所述收发共置天线自左向右沿平行于墙体方向均匀步进前进，以使所述收发共置天线在多个所述观测位置点分别采集穿墙雷达回波信号。
[0026]根据本专利技术实施例的一种穿墙雷达成像装置，所述装置包括：
[0027]信号获取模块，用于获取收发共置天线在多个观测位置点采集到的穿墙雷达回波信号集；
[0028]信号前处理模块，用于对所述穿墙雷达回波信号集进行预处理，以去除所述穿墙雷达回波信号集当中的固定墙体静态背景的回波信号，所述固定墙体静态背景的回波信号包括外墙表面的回波信号和内墙表面的回波信号；
[0029]信号后处理模块，用于将预处理后的穿墙雷达回波信号集及预设调谐参数输入到预设的低秩稀疏优化算法当中进行求解，以从所述预处理后的穿墙雷达回波信号集当中提取出待检测目标的回波信号；
[0030]图像重构模块，用于根据所述待检测目标的回波信号，构建所述待检测目标的图像。
[0031]本专利技术还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的穿墙雷达成像方法。
[0032]本专利技术还提出一种穿墙雷达成像设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的穿墙雷达成像方法。
[0033]本专利技术还提出一种穿墙雷达成像系统，所述系统包括：
[0034]如上述的穿墙雷达成像设备；以及
[0035]收发共置天线，与所述穿墙雷达成像设备连接，所述收发共置天线能够自左向右沿平行于墙体方向均匀步进前进。
[0036]与现有技术相比：通过对穿墙雷达回波信号集进行预处理，先去除固定墙体静态背景的杂波信号，再利用墙壁内钢筋或管道等异物的相关低秩特征和待测目标的空间稀疏特征，将墙体内存在异物的杂波抑制和墙后目标信号增强问题建模为低秩稀疏表示问题，从而有效地去除墙体内管道或钢筋等异物的强反射，并增强墙后目标的穿墙雷达图像，提高穿墙雷达成像质量。
附图说明
[0037]图1为本专利技术第一实施例中的穿墙雷达成像方法的流程图；
[0038]图2为本专利技术实施例提供的雷达探测系统图；
[0039]图3为本专利技术实施例提供的雷达探测系统接收的反射回波组成图；
[0040]图4为本专利技术实施例提供的雷达接收到的回波数据；
[0041]图5为本专利技术实施例提供的系统场景的剖面图；
[0042]图6为本专利技术实施例提供的待检测目标的图像重构的结果图；
[0043]图7为本专利技术第二实施例中的穿墙雷达成像方法的流程图；
[0044]图8为本专利技术第三实施例中的穿墙雷达成像装置的结构示意图；
[0045]图9为本专利技术第四实施例中的穿墙雷达成像设备的结构示意图。
[0046]以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。
具体实施方式
[0047]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿墙雷达成像方法，其特征在于，所述方法包括：获取收发共置天线在多个观测位置点采集到的穿墙雷达回波信号集；对所述穿墙雷达回波信号集进行预处理，以去除所述穿墙雷达回波信号集当中的固定墙体静态背景的回波信号，所述固定墙体静态背景的回波信号包括外墙表面的回波信号和内墙表面的回波信号；将预处理后的穿墙雷达回波信号集及预设调谐参数输入到预设的低秩稀疏优化算法当中进行求解，以从所述预处理后的穿墙雷达回波信号集当中提取出待检测目标的回波信号；根据所述待检测目标的回波信号，构建所述待检测目标的图像。2.根据权利要求1所述的穿墙雷达成像方法，其特征在于，对所述穿墙雷达回波信号集进行预处理，以去除所述穿墙雷达回波信号集当中的固定墙体静态背景的回波信号的步骤包括：通过二维的高通滤波器来对所述穿墙雷达回波信号集进行预处理，以去除所述穿墙雷达回波信号集当中的固定墙体静态背景的回波信号。3.根据权利要求1所述的穿墙雷达成像方法，其特征在于，将预处理后的穿墙雷达回波信号集及预设调谐参数输入到预设的低秩稀疏优化算法当中进行求解的步骤包括：按照低秩稀疏分解的思想，将所述预处理后的穿墙雷达回波信号集分解为低秩部分和稀疏部分，低秩部分为墙体内异物的回波信号，稀疏部分为待检测目标的回波信号；基于低秩部分和稀疏部分分别构建低秩矩阵L和稀疏矩阵S；将低秩矩阵L和稀疏矩阵S及预设调谐参数λ输入到低秩稀疏优化算法当中进行求解。4.根据权利要求3所述的穿墙雷达成像方法，其特征在于，所述低秩稀疏优化算法的表达式为：式中，‖L‖
*
表示低秩矩阵L的核范数，是低秩矩阵L奇异值的和，以及‖S‖1表示稀疏矩阵S的l1范数，λ为预设调谐参数，用于平衡核范数项和l1范数项。5.根据权利要求1所述的穿墙雷达成像方法，其特征在于，将预处理后的穿墙雷达回波信号集及预设调谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉皞，张玥，周辉林，王波，洪子伟，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：