CN104502911A - 一种穿墙成像雷达的墙壁参数估计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穿墙成像雷达的墙壁参数估计方法，其步骤为：(1)估计墙壁相对介电常数和墙壁厚度的变化范围，选取最小值作为参数初值；(2)计算雷达与墙壁之间的距离，将成像区域设置在墙后；(3)用步骤(1)得到的参数在成像中补偿墙壁的影响，得到孔径域数据；(4)沿孔径域数据，计算每个成像点的GCF值；(5)搜索全部成像点GCF值的最大值，作为目标GCF值；(6)依次增大墙壁相对介电常数和墙壁厚度，重复上述步骤，每对墙壁参数得到一个目标GCF值；(7)搜索所有目标GCF值中的最大值，将其对应的墙壁参数作为估算结果。本发明具有墙壁参数估计精确的优点，可有效补偿穿墙成像中墙壁的影响，改善目标成像的聚焦效果。

Description

一种穿墙成像雷达的墙壁参数估计方法

技术领域

本发明主要涉及到隐蔽目标探测技术领域，特指一种适用于穿墙隐蔽目标探测领域的墙壁参数估计方法。

背景技术

在对墙壁后隐蔽目标探测中，穿墙成像雷达(Through-Wall Imaging Radar，TWIR)是一种行之有效的手段，已广泛应用于反恐、救援等领域。TWIR发射特定频段的电磁波，穿透墙壁等非金属障碍，对隐蔽目标进行成像。墙壁的存在会造成目标图像的散焦，引起目标位置的偏移，导致目标定位出现偏差，最终影响到穿墙成像雷达的系统性能。在实际应用中，操作人员往往难以获取墙壁的厚度、相对介电常数等参数。因此，TWIR需要对未知的墙壁参数进行自动估计，并补偿墙壁对成像的影响，改善穿墙雷达的成像质量。

通常，TWIR采用后向投影(Back Projection，BP)成像算法。BP成像是一种时域成像算法，其基本原理是：对雷达不同的收发通道中的回波数据根据成像几何进行时延，得到孔径域数据，然后将所有孔径域数据叠加，即完成成像。

然而，在穿墙成像探测应用中，由于墙壁的存在，电磁波会折射进入墙壁传播，且传播速度下降。因此，相对于自由空间成像，对墙壁后隐蔽目标成像时，目标回波会发生滞后，该滞后主要与墙壁的厚度和相对介电常数有关。如若再直接按照BP算法进行成像，则目标处图像会发生散焦，且位置会发生偏移。因此，穿墙成像中，墙壁影响补偿是关键。而在墙壁参数未知情况下，首要任务是进行墙壁参数估计，其中主要的两个参数就是“墙壁厚度”和“墙壁相对介电常数”。

文献Protiva P,Mrkvica J,Machac J.Estimation of Wall Parameters From Time-Delay-OnlyThrough-Wall Radar Measurements.IEEE Transactions on Antennas and Propagation,Vol.59,No.11,4268-4278,2011提出依据墙壁前表面和后表面的回波时延来估计墙壁参数，但实际中很难得到稳定的墙壁后表面回波时延，同时该方法要求雷达信号具有很高的带宽，以分辨墙壁的墙后表面。

文献Wang G,Amin M G.Imaging through unknown walls using different standoff distances.IEEE Transactions on Signal Processing,Vol.54,No.10,4015-4025,2006假定几组墙壁相对介电常数，通过移动天线阵列或者改变天线阵列结构，得到不同的代表目标图像位置随墙壁厚度变化的线性轨迹，并用轨迹的交点来估计墙壁参数。

另有从业者提出通过使用不同假设的墙壁相对介电常数，获得一系列不同位置的目标图像，构建目标不同的轨迹，并利用轨迹交叉点估计墙壁参数。这样就不需要人工操作来移动天线阵列和改变天线阵列结构，不会引入天线位置误差，增加了目标定位精度。如专利：孔令讲，杨晓波，贾勇，杨建宇.一种基于穿墙雷达成像的目标定位方法.申请号200910060343.6。

但是，如若采用上述两种方法在构建目标轨迹线时，均要求目标的成像区域重心保持稳定。而对于隐蔽人员目标等扩展目标而言，成像区域重心并不稳定，这就会降低这类方法估计的精度。

基于重聚焦成像的墙壁参数估计方法通常在一定范围内调整墙壁厚度和墙壁相对介电常数对成像进行补偿，并依据一定准则评判补偿后的成像质量，选取最优成像质量对应的墙壁参数作为最终的估计值。如文献Jin T,Chen B,Zhou Z.Image-domain estimation of wallparameters for autofocusing of through-the-wall SAR imagery.IEEE Transactions on Geoscienceand Remote Sensing,Vol.51,No.3,1836-1843,2013中所提出的图像域重聚焦方法把目标的成像峰度作为成像质量评价准则，认为最优的墙壁参数应当使目标的成像峰度达到最大。文献Li L,Zhang W,Li F.A Novel Autofocusing Approach for Real-Time Through-Wall Imaging UnderUnknown Wall Characteristics.IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,Vol.48,No.1,423-431,2010中则采用图像熵作用评价准则，认为最优的墙壁参数应当使图像熵达到最小。这些重聚焦墙壁参数估计方法均假定目标是点目标，处理扩展目标时墙壁参数的估计精度将会降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可精确地估计墙壁参数、有效地补偿穿墙成像中墙壁的影响、改善目标成像的聚焦效果和定位精度的穿墙成像雷达的墙壁参数估计方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种穿墙成像雷达的墙壁参数估计方法，其步骤为：

步骤1：根据常见墙壁的参数，估计墙壁相对介电常数和墙壁厚度的变化范围，并在该范围内选取最小值作为参数初始值；

步骤2：搜索雷达回波峰值位置，计算出墙壁和雷达之间的距离，并将成像区域范围设置在墙后；

步骤3：基于估计的墙壁厚度和墙壁相对介电常数，在墙后区域成像中补偿墙壁的影响，得到每个收发通道对每个成像点时延补偿后的孔径域数据；

步骤4：沿着所有收发通道，对每个成像点的孔径域数据进行离散傅里叶变换，得到每个成像点的空间频谱；

步骤5：计算每个成像点空间频谱中低频率范围内的功率和与全部频谱功率和的比值，得到每个成像点的GCF值；

步骤6：搜索全部成像点GCF值的最大值，作为目标GCF值；

步骤7：在预估的墙壁参数范围内，依次增大墙壁厚度和墙壁相对介电常数，重复步骤3到步骤6，每一对墙壁参数得到一个目标GCF值；

步骤8：搜索上述得到的所有目标GCF值中的最大值，并将最大值对应的墙壁参数作为估算结果。

作为本发明的进一步改进：在所述步骤2中，以雷达回波峰值位置对应墙壁的反射回波，计算墙壁与雷达之间的距离。

作为本发明的进一步改进：在所述步骤6中，以每个成像点的GCF值中最大值对应的成像位置作为目标的成像位置。

作为本发明的进一步改进：在所述步骤7和8中，以目标GCF值作为墙壁影响补偿效果的评价标准，并认为以目标GCF值的最大值对应的墙壁参数补偿效果达到最优。

作为本发明的进一步改进：在所述步骤3的具体步骤为：

3.1、用包含M个收发通道的雷达阵列，对墙后目标p进行成像；

3.2、假定第m个收发通道接收到的目标p的回波信号为s_m(t)，对于成像平面上的成像点q(x_q,y_q)，根据公式

$\begin{array}{c}{\mathrm{\τ}}_m(x_q,y_q)={\mathrm{\τ}}_{\mathrm{Tm}}(x_q,y_q)+{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{Rm}}(x_q,y_q)\\ =\frac{1}{c}(\frac{d_w\sqrt{\mathrm{\ϵ}}}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ti}}}+\frac{y_q-d_w}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Tr}}}+\frac{d_w\sqrt{\mathrm{\ϵ}}}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ri}}}+\frac{y_q-d_w}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Rr}}})\end{array}$

计算成像点q与第m个收发通道之间的传播时延τ_m(x_q,y_q)，其中τ_Tm(x_q,y_q)和τ_Rm(x_q,y_q)分别表示发射天线和接收天线与成像点q之间的传播时延，c表示电磁波在空气中的传播速度，θ_Ti和θ_Tr分别表示电磁波从发射天线T_m穿透墙壁到成像点q时在墙壁处的入射角和折射角，θ_Ri和θ_Rr分别表示电磁波从成像点q穿透墙壁传播到接收天线R_m时在墙壁处的入射角和折射角，这四个角度可由下述公式计算得到

$\left\{\begin{array}{c}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Tr}}=\sqrt{\mathrm{\ϵ}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ti}}\\ \tan {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Tr}}=\frac{x_q-x_{\mathrm{Tm}}-d_w\tan {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ti}}}{y_q-d_w}\end{array}\right.,\left\{\begin{array}{c}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Rr}}=\sqrt{\mathrm{\ϵ}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ri}}\\ \tan {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Rr}}=\frac{x_q-x_{\mathrm{Rm}}-d_w{\tan \mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ri}}}{y_q-d_w}\end{array}\right.$

其中，x_Tm和x_Rm分别表示发射天线T_m和发射天线R_m的横坐标。采用时延τ_m(x_q,y_q)补偿收发通道m接收到的目标p的回波信号

z_m(x_q,y_q)＝s_m(t+τ_m(x_q,y_q))

得到成像点q在第m个收发通道的孔径域数据z_m(x_q,y_q)；

3.3、重复上述过程，计算每个成像点在每个收发通道的传播时延，最后得到每个收发通道时延补偿后的孔径域数据。

作为本发明的进一步改进：在所述步骤4中，成像点q(x_q,y_q)空间频谱的计算公式为

$S(x_q,y_q,k)=\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{z}_m(x_q,y_q)\exp \{-j2\mathrm{\π}(m-\frac{M}{2})\frac{k}{M}\}$

作为本发明的进一步改进：在所述步骤5中，成像点q(x_q,y_q)GCF值的计算公式为

$\mathrm{GCF}(x_q,y_q)=\underset{k=\frac{M}{4}}{\overset{\frac{3M}{4}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|S(x_q,y_q,k)\right|}^2/\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|S(x_q,y_q,k)\right|}^2$

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明采用不同的墙壁参数进行墙壁影响补偿成像，以成像点GCF值作为评价成像质量指标，认为最优墙壁参数对应的目标GCF值最大，适用于处理扩展目标时的墙壁参数估计。

2、本发明在实际应用时，不需要人工移动天线阵列和改变天线阵列设置，可以有效地提高穿墙雷达探测的工作效率，不会引入天线位置误差；同时克服了现有重聚焦墙壁参数估计方法处理扩展目标时墙壁参数的估计精度低的问题。

3、采用本发明的方法，可以精确地估计墙壁参数，有效地补偿穿墙成像中墙壁的影响，改善目标成像的聚焦效果和定位精度。

附图说明

图1是穿墙成像雷达成像几何示意图。

图2是本发明方法的流程示意图。

图3是本发明在具体应用实例中的仿真场景示意图。

图4是本发明在具体应用实例中的场景几何示意图。

图5是本发明在具体应用实例中墙壁补偿前的成像结果示意图。

图6是本发明在具体应用实例中采用估计的墙壁参数补偿后的成像结果示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明的墙壁参数估计方法，为：依据经验估计墙壁相对介电常数和墙壁厚度的大致变化范围，并在该范围内选取最小值作为两个参数初始值；搜索雷达回波峰值位置，计算出墙壁和雷达之间的距离；根据墙壁和雷达之间的距离，将成像区域选定在墙后，并基于墙壁参数初值，对墙后区域的BP成像进行墙壁影响补偿，得到每个收发通道时延补偿后的孔径域数据；沿着全部收发通道，对每个成像点的孔径域数据进行离散傅里叶变换，得到每个成像点的空间频谱；计算每个成像点空间频谱中较低频率范围内的功率和与全部功率和的比值，得到每个成像点的GCF值；搜索全部成像点GCF值的最大值，作为目标GCF值；在估计的墙壁参数范围内，逐步增大墙壁相对介电常数和墙壁厚度值，重复前面的步骤，每一对墙壁参数将得到一个目标GCF值；最后搜索所有的目标GCF值中的最大值，以该值对应的墙壁参数，作为最终估计得到的墙壁参数。

如图1和图2所示，本发明的详细步骤为：

步骤1：根据常见墙壁的参数，估计墙壁相对介电常数和墙壁厚度的变化范围，并选取墙壁厚度和墙壁相对介电常数的初始值，即可以在上述变化范围内选取最小值作为参数初始值，分别用d_w0和ε₀表示。

步骤2：搜索雷达回波峰值位置，计算出墙壁和雷达之间的距离，并在墙后设置成像区域范围；即，根据墙壁和雷达之间的距离，将成像区域选定在墙后。

在该步骤中，墙壁的反射回波很强，以雷达回波峰值位置对应墙壁的反射回波，计算墙壁与雷达之间的距离。

步骤3：基于估计的墙壁厚度d_w和墙壁相对介电常数ε，在墙后区域BP成像中补偿墙壁的影响，得到每个收发通道对每个成像点时延补偿后的孔径域数据。

电磁波对成像区域中不同成像点的传播路径是不一样的，需对不同收发组合与每个成像点之间的传播时延分别进行补偿。假设墙壁为均匀介质，且前后墙壁面是平行的，则电磁波在墙壁处的入射角度与出射角度是相同的。如图1所示，考虑用包含M个收发通道的两端发射中间接收的雷达阵列，对墙后目标p进行成像。假定第m个收发通道接收到的目标p的回波信号为s_m(t)，对于成像平面上的成像点q(x_q,y_q)，根据公式：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\τ}}_m(x_q,y_q)={\mathrm{\τ}}_{\mathrm{Tm}}(x_q,y_q)+{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{Rm}}(x_q,y_q)\\ =\frac{1}{c}(\frac{d_w\sqrt{\mathrm{\ϵ}}}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ti}}}+\frac{y_q-d_w}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Tr}}}+\frac{d_w\sqrt{\mathrm{\ϵ}}}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ri}}}+\frac{y_q-d_w}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Rr}}})\end{array}$

计算成像点q与第m个收发通道之间的传播时延τ_m(x_q,y_q)，其中τ_Tm(x_q,y_q)和τ_Rm(x_q,y_q)分别表示发射天线和接收天线与成像点q之间的传播时延，c表示电磁波在空气中的传播速度，θ_Ti和θ_Tr分别表示电磁波从发射天线T_m穿透墙壁到成像点q时在墙壁处的入射角和折射角，θ_Ri和θ_Rr分别表示电磁波从成像点q穿透墙壁传播到接收天线R_m时在墙壁处的入射角和折射角，这四个角度可由下述公式计算得到

$\left\{\begin{array}{c}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Tr}}=\sqrt{\mathrm{\ϵ}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ti}}\\ \tan {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Tr}}=\frac{x_q-x_{\mathrm{Tm}}-d_w\tan {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ti}}}{y_q-d_w}\end{array}\right.,\left\{\begin{array}{c}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Rr}}=\sqrt{\mathrm{\ϵ}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ri}}\\ \tan {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Rr}}=\frac{x_q-x_{\mathrm{Rm}}-d_w{\tan \mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ri}}}{y_q-d_w}\end{array}\right.$

其中，x_Tm和x_Rm分别表示发射天线T_m和发射天线R_m的横坐标。采用时延τ_m(x_q,y_q)补偿收发通道m接收到的目标p的回波信号

z_m(x_q,y_q)＝s_m(t+τ_m(x_q,y_q))

得到成像点q在第m个收发通道的孔径域数据z_m(x_q,y_q)。

重复上述过程，计算每个成像点沿每个收发通道的传播时延，最后得到每个收发通道时延补偿后的孔径域数据。

步骤4：沿着全部收发通道，对每个成像点的孔径域数据进行M点离散傅里叶变换，得每个成像点的空间频谱，其计算公式为

$S(x_q,y_q,k)=\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{z}_m(x_q,y_q)\exp \{-j2\mathrm{\π}(m-\frac{M}{2})\frac{k}{M}\}$

步骤5：计算每个成像点空间频谱中低频率范围内的功率和与全部功率和的比值，得到每个成像点的GCF值，其计算公式为

$\mathrm{GCF}(x_q,y_q)=\underset{k=\frac{M}{4}}{\overset{\frac{3M}{4}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|S(x_q,y_q,k)\right|}^2/\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|S(x_q,y_q,k)\right|}^2$

步骤6：搜索全部成像点GCF值的最大值，作为目标GCF值。该步骤中，是以每个成像点的GCF值中最大值对应的成像位置为目标的成像位置。

步骤7：在估计的墙壁参数范围内，依次增大墙壁厚度和墙壁相对介电常数，重复步骤3到步骤6，每一对墙壁参数得到一个目标GCF值。具体应用时，是在步骤1中估计的墙壁参数范围内取值，墙壁厚度取值间隔不大于0.05m，墙壁相对介电常数取值不能大于0.5。

步骤8：搜索所有目标GCF值中的最大值，并将最大值对应的墙壁参数作为估算结果。

附图3所示为仿真场景图，采用2发59收共118个通道的天线阵列，收发天线沿X轴离墙壁1m处放置，形成线阵；两个发射天线分别放置在-1.5m和1.5m处，接收天线从-1.45m到1.45m每隔0.05m均匀分布在59个的位置上；人体目标位于(0m，3m)位置，如附图4所示。在仿真中，墙壁厚度为0.3m，墙壁相对介电常数为4。

在一个具体应用实例中，如图3所示为仿真场景图，采用2发59收共118个通道的天线阵列，收发天线沿X轴离墙壁1m处放置，形成线阵；两个发射天线分别放置在-1.5m和1.5m处，接收天线从-1.45m到1.45m每隔0.05m均匀分布在59个的位置上；人体目标位于(0m，3m)位置，如图4所示。在仿真中，墙壁厚度为0.3m，墙壁相对介电常数为4。

采用本发明的方法，具体实施步骤如下：

步骤1：依据常见墙壁的参数，估计墙壁厚度的变化范围为(0.2m～0.4m)，墙壁的相对介电常数范围为(3～5)，选取墙壁厚度和墙壁相对介电常数的初始值为(0.2m,3)。

步骤2：搜索雷达回波峰值位置，计算出墙壁和雷达之间的距离。根据墙壁和雷达的距离，将成像区域选定在墙后，设置成像区域范围。由于天线阵列离墙壁1m，将成像区域设置为(-1.5m～1.5m,2m～4m)。

步骤3：基于估计的墙壁参数，对墙后区域BP成像并补偿墙壁的影响，得到每个收发通道时延补偿后的孔径域数据。

步骤4：沿着全部收发通道，对每个成像点的孔径域数据进行离散傅里叶变换，得每个成像点的空间频谱。

步骤5：计算每个成像点空间频谱中较低频率范围内的功率和与全部功率和的比值，得到每个成像点的GCF值。

步骤6：搜索全部成像点GCF值中的最大值，作为目标GCF值。

步骤7：在估计的墙壁参数范围内，依次选取墙壁厚度d_w＝[0.20m,0.25m,0.30m,0.35m,0.40m]，和依次选取墙壁相对介电常数ε＝[2,2.5,3,3.5,4]，重复步骤3到步骤6，得到5×5对参数对应的目标GCF值，如下表所示：

墙壁参数	3.0	3.5	4.0	4.5	5.0
						0.20m	0.991024	0.993009	0.994938	0.996459	0.997571
0.25m	0.994490	0.997181	0.997926	0.998223	0.998329
						0.30m	0.997100	0.998481	0.998523	0.995355	0.992008
0.35m	0.998270	0.997211	0.993976	0.983499	0.975658
						0.40m	0.997860	0.992638	0.981257	0.967223	0.957012

步骤8：搜索所有目标GCF值中的最大值，得墙壁参数(0.3m,4)对应的目标GCF值最大，则最终估计的墙壁厚度为0.3m，墙壁相对介电常数为4。

综上所述，结合图5和图6的对比结果，在穿墙雷达应用中，本发明能够精确地估算墙壁参数且操作简单、易于实现。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种穿墙成像雷达的墙壁参数估计方法，其特征在于，步骤为：

步骤1：根据常见墙壁的参数，预先估计墙壁相对介电常数和墙壁厚度的变化范围，并在该范围内选取最小值作为参数初始值；

步骤2：搜索雷达回波峰值位置，计算出墙壁和雷达之间的距离，并将成像区域范围设置在墙后；

步骤3：基于估计的墙壁厚度和墙壁相对介电常数，在墙后区域成像中补偿墙壁的影响，得到每个收发通道对每个成像点时延补偿后的孔径域数据；

步骤4：沿着所有收发通道，对每个成像点的孔径域数据进行离散傅里叶变换，得到每个成像点的空间频谱；

步骤5：计算每个成像点空间频谱中低频率范围内的功率和与全部频谱功率和的比值，得到每个成像点的GCF值；

步骤6：搜索全部成像点GCF值的最大值，作为目标GCF值；

步骤7：在预估的墙壁参数范围内，依次增大墙壁厚度和墙壁相对介电常数，重复步骤3到步骤6，每一对墙壁参数得到一个目标GCF值；

步骤8：搜索上述得到的所有目标GCF值中的最大值，并将最大值对应的墙壁参数作为估算结果。

2.根据权利要求1所述的穿墙成像雷达的墙壁参数估计方法，其特征在于，在所述步骤2中，以雷达回波峰值位置对应墙壁的反射回波，计算墙壁与雷达之间的距离。

3.根据权利要求1所述的穿墙成像雷达的墙壁参数估计方法，其特征在于，在所述步骤6中，以每个成像点的GCF值中最大值对应的成像位置作为目标的成像位置。

4.根据权利要求1所述的墙壁参数估计方法，其特征在于，在所述步骤7和8中，以目标GCF值作为墙壁影响补偿效果的评价标准，并认为以目标GCF值的最大值对应的墙壁参数补偿效果达到最优。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的穿墙成像雷达的墙壁参数估计方法，其特征在于，在所述步骤3的具体步骤为：

3.1、用包含M个收发通道的雷达阵列，对墙后目标p进行成像；

3.2、假定第m个收发通道接收到的目标p的回波信号为s_m(t)，对于成像平面上的成像点q(x_q,y_q)，根据公式：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\τ}}_m(x_q,y_q)={\mathrm{\τ}}_{\mathrm{Tm}}(x_q,y_q)+{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{Rm}}(x_q,y_q)\\ =\frac{1}{c}(\frac{d_w\sqrt{\mathrm{\ϵ}}}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ti}}}+\frac{y_q-d_w}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Tr}}}+\frac{d_w\sqrt{\mathrm{\ϵ}}}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ri}}}+\frac{y_q-d_w}{\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Rr}}})\end{array}$

计算成像点q与第m个收发通道之间的传播时延τ_m(x_q,y_q)，其中τ_Tm(x_q,y_q)和τ_Rm(x_q,y_q)分别表示发射天线和接收天线与成像点q之间的传播时延，c表示电磁波在空气中的传播速度，θ_Ti和θ_Tr分别表示电磁波从发射天线T_m穿透墙壁到成像点q时在墙壁处的入射角和折射角，θ_Ri和θ_Rr分别表示电磁波从成像点q穿透墙壁传播到接收天线R_m时在墙壁处的入射角和折射角，这四个角度可由下述公式计算得到：

$\left\{\begin{array}{c}{\sin \mathrm{\θ}}_{\mathrm{Tr}}=\sqrt{\mathrm{\ϵ}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ti}}\\ \tan {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Tr}}=\frac{x_q-x_{\mathrm{Tm}}-d_w\tan {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ti}}}{y_q-d_w}\end{array}\right.,\left\{\begin{array}{c}{\sin \mathrm{\θ}}_{\mathrm{Rr}}=\sqrt{\mathrm{\ϵ}}{\sin \mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ri}}\\ {\tan \mathrm{\θ}}_{\mathrm{Rr}}=\frac{x_q-x_{\mathrm{Rm}}-d_w\tan {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{Ri}}}{y_q-d_w}\end{array}\right.$

其中，x_Tm和x_Rm分别表示发射天线T_m和发射天线R_m的横坐标。采用时延τ_m(x_q,y_q)补偿收发通道m接收到的目标p的回波信号：

z_m(x_q,y_q)＝s_m(t+τ_m(x_q,y_q))

得到成像点q在第m个收发通道的孔径域数据z_m(x_q,y_q)；

3.3、重复上述过程，计算每个成像点沿每个收发通道的传播时延，最后得到每个收发通道时延补偿后的孔径域数据。

6.根据权利要求5所述的穿墙成像雷达的墙壁参数估计方法，其特征在于，在所述步骤4中，计算公式为 $S(x_q,y_q,k)=\underset{m=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{z}_m(x_q,y_q)\exp \{-j2\mathrm{\π}(m-\frac{M}{2})\frac{k}{M}\}.$

7.根据权利要求6所述的穿墙成像雷达的墙壁参数估计方法，其特征在于，在所述步骤5中，计算公式为 $\mathrm{GCF}(x_q,y_q)=\underset{k=\frac{M}{4}}{\overset{\frac{3M}{4}}{\mathrm{\Σ}}}{\left|S(x_q,y_q,k)\right|}^2/\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|S(x_q,y_q,k)\right|}^2.$