一种基于广义MCP约束毫米波三维稀疏成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于广义MCP约束毫米波三维稀疏成像方法。它是通过首先利用脉冲压缩和频率升采样技术完成回波信号的距离向脉压处理；然后利用标准的距离徙动校正算法对距离向脉压后信号处理，完成距离徙动校正；然后，对于每个距离向单元，分别构建基于广义MCP非凸约束的RMA成像算子逼近的成像方程，优化求解，获得对应的方位向

【技术实现步骤摘要】
一种基于广义MCP约束毫米波三维稀疏成像方法


[0001]本专利技术属于雷达成像
，它特别涉及到了毫米波成像


技术介绍

[0002]近年来，三维毫米波成像技术受到了较大的关注。相较于微波，毫米波具有一定的衣物穿透力；而较于X光射线，毫米波不会产生电离辐射伤害，具备较高的生物安全性，因此毫米波成像技术在如隐匿武器检查、生物医学诊断和非接触式安检等众多领域有广泛的应用。毫米波成像，同传统微波成像具有相似的成像原理，但相较微波成像，发射的信号具有更高的载频和带宽，因此可以取得更高分辨率的成像结果。此外，系统通过多通道二维平面阵列或者单通道扫描合成平面阵列的方式，可以在二维方位
‑
高度平面上形成二维采样孔径，因此能够获取场景的三维成像结果，并且在方位
‑
高度平面上分辨率能够达到毫米级别，对于后续成像结果中目标的检测和识别十分有利。
[0003]然而受限于奈奎斯特采样定律，方位
‑
高度平面二维孔径上相邻的空间采样间隔需要满足不超过半个波长的要求。这将导致系统需要大量采样通道，会本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于广义MCP约束毫米波三维稀疏成像方法，其特征是它包括以下步骤：步骤1.初始化相关参数光在空气中传播速度，记为c；取自然指数函数，记为exp(
·
)；虚数单位，记为j；圆周率，记为π；发射信号波长，记为λ；方位向采样序号，记为l＝1，2，...，L，其中L表示方位向采样总数；方位向采样间隔，记为d
l
；高度向采样序号，记为m＝1，2，...，M，其中M表示高度向采样总数；高度向采样间隔，记为d
m
；距离向采样总数，记为N；升采样倍数，记为K；参考距离，记为R0；距离向采样间隔，记为d
r
；目标原始回波，记为S
L
×
M
×
N
；广义非凸MCP约束项权重系数，记为β；步骤2.对目标原始回波进行距离向脉冲压缩处理，得到距离向脉压结果以步骤1中的目标原始回波S
L
×
M
×
N
作为输入，采用标准的脉冲压缩方法对S
L
×
M
×
N
中的每一对方位向
‑
高度向采样点所对应的距离向信号进行压缩，得到距离向脉压后结果P
L
×
M
×
N
；步骤3.对脉冲压缩后的结果进行升采样以步骤2得到的距离向脉压后结果P
L
×
M
×
N
和步骤1中初始化的升采样倍数K作为输入，进行K倍升采样处理；距离向脉压后结果P
L
×
M
×
N
的每一对方位向
‑
高度向采样点对应的距离向脉压后结果，记为p
lm
，其中lm表示第l个方位向
‑
第m个高度向采样点对，l＝1，2，
…
，L，m＝1，2，
…
，M，L和M分别表示方位向采样总数和高度向采样总数；对每一个结果p
lm
都进行如下操作，得到距离向升采样脉压结果P
′
L
×
M
×
(KN)
；步骤3.1.采用传统快速傅里叶变换(FFT)处理向量p
lm
，得到向量f
lm
；步骤3.2.从向量f
lm
的位置开始插入(K
‑
1)
·
N个零元素，得到N个零元素，得到其中表示f
lm
中的前个元素，表示f
lm
中的第个元素到最后一个元素，0
(K1)
·
N
表示插入的(K
‑
1)
·
N个零元素，表示向下取整，f
lm
为步骤3.1中得到的快速傅里叶变换处理后的向量，N为步骤1中初始化得到的距离向采样总数，K为升采样倍数；步骤3.3.采用所述传统逆快速傅里叶变换(IFFT)处理向量f
′
lm
，得到向量P
′
lm
；步骤4.距离向徙动校正采用传统距离向徙动校正方法对步骤3中得到的距离向升采样脉压结果P
′
L
×
M
×
(KN)
进行距离徙动校正，得到距离向徙动校正后升采样脉压结果Pc
L
×
M
×
(KN)
，K、N、L和M分别为步骤1初始化得到的升采样倍数、距离向采样总数、方位向采样总数和高度向采样总数；步骤5.构建基于广义MCP非凸约束的RMA成像算子逼近的成像求解方程以步骤4中得到的距离向徙动校正后升采样脉压结果Pc
L
×
M
×
(KN)
作为输入，构建基于广义MCP非凸约束的RMA成像算子逼近的成像求解方程；每一个距离单元对应的成像求解方程采用如下的步骤方式构建；步骤5.1.采用如下公式，计算当前距离单元对应的RMA算子相位补偿逆矩阵Φ
i
：
其中其中i＝0，1，2，
…
(KN
‑
1)，f
l
＝0，1，2，
…
，(L
‑
1)，f
m
＝0，1，2，
…
，(M
‑
1)，l＝1，2，
…
，L，m＝1，2，
…
，M；exp、j、π、λ、R0、K、N、L、M、d
r
、d
l
和d
m
分别为步骤1中初始化得到的自然指数、虚数单位、圆周率、发射信号波长、参考距离、升采样倍数、距离向采样总数、方位向采样总数、高度向采样总数、距离向采样间隔、方位向采样间隔和高度向采样间隔；步骤5.2.构建当前距离单元对应的成像求解方程如下，其中表示使得最小的X
i
，Pc(i)为中第i个距离单元对应的距离徙动校正后升采样脉压结果，i＝1，2，
…
，KN，为步骤4中得到的距离向徙动校正后升采样脉压结果；F
L
和F
M
分别是L点和M点离散傅里叶变换矩阵，表示F
M
的转置，表示F
L
的共轭转置，表示F
M
的共轭；
⊙
表示矩阵哈达玛积；表示矩阵斐波拉契范数的平方；β为步骤1中初始化的广义MCP非凸约束项权重系数；为广义MCP非凸约束项权，为广义MCP非凸约束项权，x
i
＝v...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓玲，詹旭，张文思，师君，韦顺军，曾天骄，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：