CN101320085B - 基于后向投影算法的超宽带穿墙点目标定位成像方法 - Google Patents
基于后向投影算法的超宽带穿墙点目标定位成像方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101320085B CN101320085B CN2008100649647A CN200810064964A CN101320085B CN 101320085 B CN101320085 B CN 101320085B CN 2008100649647 A CN2008100649647 A CN 2008100649647A CN 200810064964 A CN200810064964 A CN 200810064964A CN 101320085 B CN101320085 B CN 101320085B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- point target
- radar
- travel
- receiving radar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
基于后向投影算法的超宽带穿墙点目标定位成像方法,涉及在有限距离下定位成像的雷达布置方法及定位成像技术。本发明的目的是避免了“假象”情况的发生。超宽带信号源输出的信号,通过功率分配器后输出两路信号c1 *和c2 *,c1 *通过选择控制器、放大器和第一发射雷达后输出脉冲信号d1,d1产生的回波信号h1通过第一接收雷达和第一低信噪比放大器后得到信号e1,1,h1通过第二接收雷达和第二低信噪比放大器后得到信号e1,2,c2 *分别与e1,1和e1,2进行相关得到了传播时间序列a1,1和传播时间序列a1,2,a1,1和a1,2通过点目标定位处理得到点目标位置序列Target1,将第一发射雷达Tx1换成第二发射雷达Tx2后重复步骤一至七得到点目标位置序列Target2,将Target1与Target2的交集作为实际的点目标位置序列送入图像生成器完成点目标定位成像。
Description
技术领域
本发明涉及一种超宽带穿墙成像系统中的成像方法,具体涉及在有限距离下定位成像的雷达布置方法及定位成像技术。
背景技术
国内外普遍根据合成孔径雷达成像原理,使用BP(后向投影)算法来实现超宽带穿墙成像。然而,受应用场合和成像设备体积的限制,合成孔径的尺寸也受到了限制,从而导致无法获得高分辨率的成像。
近年来,为了提高成像分辨率,提出了通过分析回波信号计算点目标位置的定位成像方法,如图1所示这种方法是将发射雷达与接收雷达均沿墙体(x轴)放置,其基本原理是认为成像区域的点目标为两条或两条以上的椭圆轨迹的交点,每个椭圆的焦点分别是发射雷达和接收雷达所在的位置,焦距由发射雷达和接收雷达的位置决定,而长轴则根据BP算法由信号传播的双程时间决定。
点目标P的坐标(xP,yP)由如下公式确定:
其中 i=1,2
第一接收雷达Rx1的坐标为(x1,y1),第二接收雷达Rx2的坐标为(x2,y2),|TxP|表示发射雷达Tx与点目标P之间的距离,|PRxi|表示点目标P与第i接收雷达Rxi之间的距离,|TxRxi|表示发射雷达Tx与第i接收雷达Rxi之间的距离,ai为椭圆长轴长度,bi为椭圆短轴长度,xi为椭圆中心,v为信号传播速度,ti为第i接收雷达Rxi测量的点目标p的传播时间。
然而,这种方法对于“单点”目标的回波信号是有效的,因为任意接收雷达接收到的回波信号与点目标都是一一对应的,可以通过计算椭圆交点来确定点目标的位置。但对于“多点”目标的情况,由于点目标与各个接收雷达的相对距离不同,所以容易导致各个接收雷达的回波信号与点目标的对应关系发生变化,如果根据BP算法错误地将各个回波信号的传播时间按照时间顺序组合计算就会得到错误的解,也就是会产生“假象”,把本来没有点目标的位置错误地认为产生点目标,而丢失了真正的点目标位置。
发明内容
为了避免发生“假象”的情况,现改进了雷达放置方式,提出基于后向投影算法的超宽带穿墙点目标定位成像方法。
本发明的定位成像步骤为:
步骤一、超宽带信号源输出信号gn;
步骤二、信号gn通过功率分配器后输出两路信号c1 *和c2 *;
步骤三、信号c1 *通过选择控制器、放大器和第一发射雷达后输出脉冲信号d1;
步骤四、信号c2 *分别送入第一相关接收机和第二相关接收机;
步骤五、脉冲信号d1产生的回波信号h1分别通过第一接收雷达和第二接收雷达得到信号f1和信号f2;
步骤五、信号f1通过第一低信噪比放大器得到信号e1,1,信号f2通过第二低信噪比放大器得到信号e1,2;
步骤六、信号e1,1与信号c2 *通过第一相关接收机进行相关,确定第一接收雷达测量的M个点目标的回波信号传播时间组成的传播时间序列a1,1;信号e1,2与信号c2 *通过第二相关接收机进行相关,确定第二接收雷达测量的N个点目标的回波信号传播时间组成的传播时间序列a1,2,其中,传播时间序列传播时间序列M和N均为自然数;
步骤七、传播时间序列a1,1和a1,2通过点目标定位处理得到点目标位置序列Target1;
步骤八、将上述步骤中的第一发射雷达换成第二发射雷达后重复步骤一至七,但步骤六中第一接收雷达测量的各个点目标的传播时间序列为第二接收雷达测量的各个点目标的传播时间序列为步骤七得到的点目标位置序列为Target2;
步骤九、实际的点目标位置序列为Target=Target1∩Target2,将所述点目标位置序列Target送入图像生成器完成点目标定位成像;
所述的第一发射雷达,第一接收雷达和第二发射雷达依次沿墙体放置,相邻两个雷达之间的距离为Δd,第二接收雷达与第一接收雷达垂直于墙体前后放置,它们的间距也为Δd,Δd的取值为成像像素间距的2倍。
本发明实现了在有限合成孔径长度下“多点”目标的定位成像,解决了“假象”问题以及分辨率与便携性的矛盾,满足了在反恐防爆、灾害救援等特殊场合下穿墙成像的需要。
附图说明
图1是“单点”超宽带穿墙成像中点目标与雷达的位置关系示意图,其中“·”为点目标,“△”为发射雷达Tx,左侧的“○”为第一接收雷达Rx1,右侧的“○”为第二接收雷达Rx2;图2分别是图1所示的第一接收雷达Rx1和第二接收雷达Rx2测量到的点目标的回波信号传播时间的示意图;图3是将传播时间序列a1,2以时间为起始时刻,长度为t*进行分段的示意图;图4是本发明中采用第一发射雷达Tx1、第一接收雷达Rx1和第二接收雷达Rx2实现定位成像的装置结构示意图;图5是本发明雷达布置的立体示意图;图6是本发明雷达布置的三维投影示意图;图7是具体实施方式的步骤七三中计算点目标位置的坐标示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图4~图7说明本实施方式。
本实施方式所述的定位成像步骤为:
步骤一、超宽带信号源1输出信号gn;
步骤二、信号gn通过功率分配器2后输出两路信号c1 *和c2 *;
步骤三、信号c1 *通过选择控制器3、放大器4和第一发射雷达Tx1后输出脉冲信号d1;
步骤四、信号c2 *分别送入第一相关接收机7和第二相关接收机8;
步骤五、脉冲信号d1产生的回波信号h1分别通过第一接收雷达Rx1和第二接收雷达Rx2得到信号f1和信号f2;
步骤五、信号f1通过第一低信噪比放大器5得到信号e1,1,信号f2通过第二低信噪比放大器6得到信号e1,2;
步骤六、信号e1,1与信号c2 *通过第一相关接收机7进行相关,确定第一接收雷达Rx1测量的M个点目标的回波信号传播时间组成的传播时间序列a1,1;信号e1,2与信号c2 *通过第二相关接收机8进行相关,确定第二接收雷达Rx2测量的N个点目标的回波信号传播时间组成的传播时间序列a1,2,其中,传播时间序列传播时间序列M和N均为自然数;
步骤七、传播时间序列a1,1和a1,2通过点目标定位处理得到点目标位置序列Target1;
步骤八、将上述步骤中的第一发射雷达Tx1换成第二发射雷达Tx2后重复步骤一至七,但步骤六中第一接收雷达Rx1测量的各个点目标的传播时间序列为第二接收雷达Rx2测量的各个点目标的传播时间序列为步骤七得到的点目标位置序列为Target2;
步骤九、实际的点目标位置序列为Target=Target1∩Target2,将所述点目标位置序列Target送入图像生成器9完成点目标定位成像。
所述的第一发射雷达Tx1,第一接收雷达Rx1和第二发射雷达Tx2依次沿墙体放置,相邻两个雷达之间的距离为Δd,第二接收雷达Rx2与第一接收雷达Rx1垂直于墙体前后放置,它们的间距也为Δd,Δd的取值为成像像素间距的2倍。
本实施方式中:
(一)所述的步骤七中点目标定位处理的具体步骤为:
步骤七一、根据传播时间序列a1,1计算第一接收雷达Rx1的最小延时时间间隔
步骤七二、将传播时间序列a1,2以时间为起始时刻,长度为t*进行分段,当起始时间对应的t*段内没有传播时间序列a1,2时,需要舍弃时间当相邻两个分段之间有时间时,需要舍弃这两个t*段之间的时间得到舍弃后的传播时间序列a1,1′和a1,2′;
步骤七三、根据舍弃后的传播时间序列a1,1′和a1,2′及第一发射雷达Tx1与第一接收雷达Rx1和第二接收雷达Rx2的位置关系计算点目标位置得到点目标位置序列Target1,具体计算过程为:
将 和 分别带入方程组 中,取y大于等于0的解为点目标位置,
其中 m=0,n=-Δd/2;
式中a1为第一椭圆的长轴、a2表示第二椭圆的的长轴、c1为第一椭圆的焦距、c2表示第二椭圆的焦距、θ为第一椭圆的短轴和第二椭圆的短轴之间的夹角。
(二)发射雷达的数目可以为多个,并且发射雷达都是沿墙体放置,相邻雷达间的距离均为Δd。
Claims (1)
1.基于后向投影算法的超宽带穿墙点目标定位成像方法,其特征在于它由以下步骤实现:
步骤一、超宽带信号源(1)输出信号gn;
步骤二、信号gn通过功率分配器(2)后输出两路信号c1 *和c2 *;
步骤三、信号c1 *通过选择控制器(3)、放大器(4)和第一发射雷达(Tx1)后输出脉冲信号d1;
步骤四、信号c2 *分别送入第一相关接收机(7)和第二相关接收机(8);
步骤五、脉冲信号d1产生的回波信号h1分别通过第一接收雷达(Rx1)和第二接收雷达(Rx2)得到信号f1和信号f2;
步骤五、信号f1通过第一低信噪比放大器(5)得到信号e1,1,信号f2通过第二低信噪比放大器(6)得到信号e1,2;
步骤六、信号e1,1与信号c2 *通过第一相关接收机(7)进行相关,确定第一接收雷达(Rx1)测量的M个点目标的回波信号传播时间组成的传播时间序列a1,1;信号e1,2与信号c2 *通过第二相关接收机(8)进行相关,确定第二接收雷达(Rx2)测量的N个点目标的回波信号传播时间组成的传播时间序列a1,2,其中,传播时间序列传播时间序列M和N均为自然数;
步骤七、传播时间序列a1,1和a1,2通过点目标定位处理得到点目标位置序列Target1;
步骤八、将上述步骤中的第一发射雷达(Tx1)换成第二发射雷达(Tx2)后重复步骤一至七,但步骤六中第一接收雷达(Rx1)测量的各个点目标的传播时间序列为第二接收雷达(Rx2)测量的各个点目标的传播时间序列为步骤七得到的点目标位置序列为Target2;
步骤九、实际的点目标位置序列为Target=Target1∩Target2,将所述点目标位置序列Target送入图像生成器(9)完成点目标定位成像;
所述的第一发射雷达(Tx1),第一接收雷达(Rx1)和第二发射雷达(Tx2)依次沿墙体放置,相邻两个雷达之间的距离为Δd,第二接收雷达(Rx2)与第一接收雷达(Rx1)垂直于墙体前后放置,它们的间距也为Δd,Δd的取值为成像像素间距的2倍。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2008100649647A CN101320085B (zh) | 2008-07-21 | 2008-07-21 | 基于后向投影算法的超宽带穿墙点目标定位成像方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2008100649647A CN101320085B (zh) | 2008-07-21 | 2008-07-21 | 基于后向投影算法的超宽带穿墙点目标定位成像方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101320085A CN101320085A (zh) | 2008-12-10 |
CN101320085B true CN101320085B (zh) | 2012-07-25 |
Family
ID=40180244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2008100649647A Expired - Fee Related CN101320085B (zh) | 2008-07-21 | 2008-07-21 | 基于后向投影算法的超宽带穿墙点目标定位成像方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101320085B (zh) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101995573B (zh) * | 2009-08-12 | 2012-09-26 | 中国科学院电子学研究所 | 一种用于超宽带穿墙雷达的目标边界成像方法 |
US9442189B2 (en) * | 2010-10-27 | 2016-09-13 | The Fourth Military Medical University | Multichannel UWB-based radar life detector and positioning method thereof |
CN102520405B (zh) * | 2011-12-16 | 2013-08-28 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 基于图像域墙体影响补偿的穿墙成像方法 |
CN102621548B (zh) * | 2012-04-17 | 2013-11-27 | 中南大学 | 一种探地雷达多尺度后向投影成像方法 |
KR101324572B1 (ko) * | 2013-01-07 | 2013-11-18 | 주식회사 디제이피 | 광대역 주파수 검출기 |
CN103197302B (zh) * | 2013-04-02 | 2014-06-11 | 电子科技大学 | 一种适用于穿墙雷达成像的目标位置提取方法 |
CN103983956B (zh) * | 2014-05-29 | 2016-05-18 | 电子科技大学 | 一种适用于穿墙雷达多面墙体位置矫正成像方法 |
CN104777482A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-07-15 | 武汉理工大学 | 船桥避碰系统及避碰方法 |
CN105974406A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-09-28 | 山东省科学院自动化研究所 | 基于超宽带穿墙雷达远程综合监控的人员定位系统及方法 |
CN106646466B (zh) * | 2016-11-04 | 2019-03-01 | 深圳市航天华拓科技有限公司 | 一种基于主成分分析的加权后向投影算法的成像方法 |
CN112946635B (zh) * | 2021-02-01 | 2023-06-20 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 用于超宽带mimo穿墙雷达的运动目标三维成像方法及装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5945939A (en) * | 1996-05-09 | 1999-08-31 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Multibeam FM radar system |
CN1960491A (zh) * | 2006-09-21 | 2007-05-09 | 上海大学 | 基于h.264压缩域运动对象实时分割方法 |
-
2008
- 2008-07-21 CN CN2008100649647A patent/CN101320085B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5945939A (en) * | 1996-05-09 | 1999-08-31 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Multibeam FM radar system |
CN1960491A (zh) * | 2006-09-21 | 2007-05-09 | 上海大学 | 基于h.264压缩域运动对象实时分割方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101320085A (zh) | 2008-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101320085B (zh) | 基于后向投影算法的超宽带穿墙点目标定位成像方法 | |
JP7446262B2 (ja) | 合成開口ソナーのためのシステムおよび方法 | |
US11016185B1 (en) | Systems and methods for bi-static or multi-static holographic navigation | |
EP1828803B1 (en) | System and technique for calibrating radar arrays | |
CN103023586B (zh) | 一种天波超视距雷达电离层信道仿真方法 | |
CN102997988B (zh) | 大型潜标矢量水听器低频声学指向性的水池测试方法 | |
CN102866401A (zh) | 一种基于mimo技术的三维成像方法 | |
CN101828929B (zh) | 利用视在位移的多普勒血流速度矢量测量方法 | |
CN103245942B (zh) | 一种基于mimo阵列的无失真扇扫成像方法 | |
CN101581785A (zh) | 用于小型水下载体的三维前视声像声纳系统和方法 | |
CN104482925A (zh) | 基于分布源模型的多波束测深系统复杂地形的测量方法 | |
Dzikowicz et al. | Underwater acoustic navigation using a beacon with a spiral wave front | |
CN102809748A (zh) | 基于时延估计的激光测距方法 | |
EP3191867B1 (en) | Phase center alignment for fixed repetition rate synthetic aperture systems | |
KR101201901B1 (ko) | 레이더 시스템 및 그 보정 방법 | |
JP6809674B2 (ja) | 到来波角度推定方法、および、到来波角度推定装置 | |
CN105158754A (zh) | 一种利用多输入单输出无线电系统进行目标定位的方法 | |
JP5277693B2 (ja) | レーダ装置 | |
RU2401437C2 (ru) | Способ определения расстояний между космическим аппаратом и станциями | |
CN103454628B (zh) | 一种使用多脉冲次序发射的三维成像方法 | |
RU2529207C1 (ru) | Система навигации буксируемого подводного аппарата | |
RU2758979C1 (ru) | Способ автоматического измерения параметров диаграммы направленности антенны в дальней зоне методом облета с помощью бла | |
Pagani et al. | A study of HF transmitter geolocation through single-hop ionospheric propagation | |
KR101875273B1 (ko) | 음원에서 직접 전파된 음파와 지면에 반사된 음파 측정을 기반으로 한 지연시간도달 기법을 이용한 음원 위치 추정 장치 및 방법 | |
CN102435988A (zh) | 任意声速梯度下海洋混响的仿真方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120725 Termination date: 20130721 |