基于飞行平台的穿透式侦察雷达成像方法及雷达系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于飞行平台的穿透式侦察雷达成像方法及系统，包括建筑物内部结构成像、建筑物外部结构成像和人体目标成像，通过将建筑物内外部结构成像结果和人体目标成像结果进行融合，得到最终的成像结果；建筑物外部结构成像包括步骤：获取侦察雷达在飞行平台绕建筑物飞行时的移动轨迹和雷达数据；对雷达数据进行脉冲压缩，获得距离脉压

【技术实现步骤摘要】
基于飞行平台的穿透式侦察雷达成像方法及雷达系统


[0001]本专利技术主要涉及雷达
，具体涉及一种基于飞行平台的穿透式侦察雷达成像方法及雷达系统。

技术介绍

[0002]伴随我国城市化进程越来越快，人口集中和密集程度越来越高，城市的建筑群规模和高度也在不断刷新纪录，目前我国有70余万栋高楼，仅300m以上的高楼多达近100座，100m以上的高楼有2000余栋，如加上石油、电力等行业的工业建筑则更多。然而高层建筑所面临的火灾安全问题也日益严重，高层建筑火灾的救援已经成为了一个世界性的难题。据统计，我国高层住宅火灾年均发生3000多起，造成的死亡人数占全部的火灾死亡人数80％以上。高层建筑功能十分复杂，同时不同区域的电气设备和装修材料不尽相同，其救援难度往往也存在较大的差异。如何能够对建筑的结构、起火楼层和被困人员数量以及位置的初步判断和了解，对火势蔓延的方向和情况进行推测，从而合理地展开救援，成为一个关键的技术难题。
[0003]火情侦察指的是对建筑的结构、起火楼层和被困人员数量以及位置的初步判断和了解，对火势蔓延的方向和情况进行推测，从而合理地展开救援。然而目前火情侦察一般只停留在简单的询问、喊话、光学成像、红外热成像等手段，当遇到浓烟或建筑物遮挡等非可视条件下时，这些手段都无能无力，且无法探知建筑物内部的结构，无法真正的深入建筑物内部全方位获得被困人员位置。
[0004]高层建筑物内的人员搜索和定位一般采用传统的人员喊话，但面对超高层建筑时，目前已有的设备很难将搜救人员送至高层区域，高层建筑物内的人员搜索和定位一直是一个重点难题。目前对建筑物结构的提取技术一般采用可见光、红外、激光等光学设备，只能对建筑物外部进行成像，而且目前普遍采用地面平台围绕目标建筑物运动进行成像的方式，无法对底层以上的建筑物楼层进行成像，而且由于地面障碍物很多，即存在严重遮蔽，也限制了围绕建筑物的运动。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种实现建筑物内外部结构与目标人员探测的基于飞行平台的穿透式侦察雷达系统及侦察方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0007]一种基于飞行平台的穿透式侦察雷达成像方法，包括建筑物内部结构成像、建筑物外部结构成像和人体目标成像，通过将建筑物内部结构成像结果、建筑物外部结构成像结果和人体目标成像结果进行融合，得到最终的成像结果；其中建筑物外部结构成像包括步骤：
[0008]获取侦察雷达在飞行平台绕建筑物飞行时的移动轨迹和雷达数据；
[0009]对雷达数据进行脉冲压缩，获得距离脉压
‑
方位时间维度数据；
[0010]对距离脉压
‑
方位时间维度数据进行后向投影成像，设定成像网格平面，然后进行后向投影成像的相干累加；
[0011]基于雷达的移动轨迹与成像网格平面的坐标位置，计算得到每个网格与侦察雷达之间的距离，然后根据网格到侦察雷达的距离，在侦察雷达该时刻回波的距离脉压结果中，找到对应的距离单元，并将距离单元的值补偿目标距离对应的波程相位因子，叠加到对应的网格；
[0012]将网格点对应的回波进行相干累加，得到该网格点的重建结果，并最终得到该目标点运动补偿后的建筑物外部结构成像结果。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进：
[0014]所述成像网格为数据录取平面或地面成像网格。
[0015]建筑物内部结构成像的方法采用建筑物外部结构成像的方法，且在获得运动补偿校准后的回波后，对外墙回波以及多径效应引起的栅旁瓣进行对消和滤除处理，最终得到建筑物内部结构成像结果。
[0016]采用相干因子加权和迭代旁瓣最小化技术来对外墙回波以及多径效应引起的栅旁瓣进行对消和滤除处理。
[0017]所述雷达的移动轨迹通过飞行平台的飞行轨迹而得到。
[0018]本专利技术还公开了一种基于飞行平台的穿透式侦察雷达系统，包括飞行平台、稳定云台、穿透式侦察雷达和信号处理单元；所述稳定云台安装所述飞行平台上，所述穿透式侦察雷达安装于所述稳定云台上，用于对建筑物的内外部结构以及建筑物内部目标人员进行同步探测；所述信号处理单元与所述穿透式侦察雷达相连，用于接收探测数据并进行分析重建，获得建筑物内外部结构，并将目标人员与建筑物内外部结构相融合，获得最终的成像结果。
[0019]作为上述技术方案的进一步改进：
[0020]还包括地面站，所述地面站与所述信号处理单元通讯相连。
[0021]本专利技术进一步公开了一种基于飞行平台的穿透式侦察雷达系统，包括包括建筑物内部结构成像模块、建筑物外部结构成像模块和人体目标成像模块，通过将建筑物内部结构成像模块的成像结果、建筑物外部结构成像模块的成像结果和人体目标成像模块的成像结果进行融合，得到最终的成像结果；其中建筑物外部结构成像模块包括：
[0022]第一程序模块，用于获取侦察雷达在飞行平台绕建筑物飞行时的移动轨迹和雷达数据；
[0023]第二程序模块，用于对雷达数据进行脉冲压缩，获得距离脉压
‑
方位时间维度数据；
[0024]第三程序模块，用于对距离脉压
‑
方位时间维度数据进行后向投影成像，设定成像网格平面，然后进行后向投影成像的相干累加；
[0025]第四程序模块，用于基于雷达的移动轨迹与成像网格平面的坐标位置，计算得到每个网格与侦察雷达之间的距离，然后根据网格到侦察雷达的距离，在侦察雷达该时刻回波的距离脉压结果中，找到对应的距离单元，并将距离单元的值补偿目标距离对应的波程相位因子，叠加到对应的网格；
[0026]第五程序模块，用于将网格点对应的回波进行相干累加，得到该网格点的重建结
果，并最终得到该目标点运动补偿后的建筑物外部结构成像结果。
[0027]本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。
[0028]本专利技术还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0030]本专利技术使用无人机搭载穿透式侦察雷达，实现高层建筑物内部人员的快速定位，同时利用无人机绕建筑物飞行和穿透式侦察雷达的穿透性，实现高层建筑物内外结构的穿透探测和定位，最终融合建筑物结构和目标位置，实现目标和建筑物结构的融合显示，为灾害救援、火情侦察以及城市巷战等提供实时的环境感知。
[0031]本专利技术通过低空飞行平台搭载穿透式侦察雷达，实现快速和准确的建筑物穿透探测和结构布局，具有如下特点：1、雷达系统具备轻小型和低功耗设计，可搭载于微型和小型多旋翼无人机，实现现场快速部署和灵活使用，尤其对高层建筑物环境下的目标探测与结构重建具有重要意义；2、具备对建筑物高楼层的离墙穿透探测能力，可在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于飞行平台的穿透式侦察雷达成像方法，其特征在于，包括建筑物内部结构成像、建筑物外部结构成像和人体目标成像，通过将建筑物内部结构成像结果、建筑物外部结构成像结果和人体目标成像结果进行融合，得到最终的成像结果；其中建筑物外部结构成像包括步骤：获取侦察雷达在飞行平台绕建筑物飞行时的移动轨迹和雷达数据；对雷达数据进行脉冲压缩，获得距离脉压
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方位时间维度数据；对距离脉压
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方位时间维度数据进行后向投影成像，设定成像网格平面，然后进行后向投影成像的相干累加；基于雷达的移动轨迹与成像网格平面的坐标位置，计算得到每个网格与侦察雷达之间的距离，然后根据网格到侦察雷达的距离，在侦察雷达该时刻回波的距离脉压结果中，找到对应的距离单元，并将距离单元的值补偿目标距离对应的波程相位因子，叠加到对应的网格；将网格点对应的回波进行相干累加，得到该网格点的重建结果，并最终得到该目标点运动补偿后的建筑物外部结构成像结果。2.根据权利要求1所述的基于飞行平台的穿透式侦察雷达成像方法，其特征在于，所述成像网格为数据录取平面或地面成像网格。3.根据权利要求1或2所述的基于飞行平台的穿透式侦察雷达成像方法，其特征在于，建筑物内部结构成像的方法采用建筑物外部结构成像的方法，且在获得运动补偿校准后的回波后，对外墙回波以及多径效应引起的栅旁瓣进行对消和滤除处理，最终得到建筑物内部结构成像结果。4.根据权利要求3所述的基于飞行平台的穿透式侦察雷达成像方法，其特征在于，采用相干因子加权和迭代旁瓣最小化技术来对外墙回波以及多径效应引起的栅旁瓣进行对消和滤除处理。5.根据权利要求1或2所述的基于飞行平台的穿透式侦察雷达成像方法，其特征在于，所述雷达的移动轨迹通过飞行平台的飞行轨迹而得到。6.一种基于飞行平台的穿透式侦察雷达系统，其特征在于，包括飞行平台、稳定云台、穿透式侦察雷达和信号处理单元；所述稳定云台安装所述飞行平台上，所述穿透式侦察雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺玉贵，宋千，王生水，韩明华，
申请(专利权)人：湖南华诺星空电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：