CN114063176B - 雷达成像方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

雷达成像方法、装置及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种雷达成像方法、装置及计算机可读存储介质，电子设备通过至少两个天线对中每个天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个天线对的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，即可确定遮挡物的目标物体参数。由此，实现了遮挡物的目标物体参数的快速确定。相较于通过重复生成雷达图像直至获得最优物体参数的方式，本发明实施例提供的电子设备确定目标物体参数的效率较高。

Description

雷达成像方法、装置及计算机可读存储介质
技术领域
本发明属于雷达技术领域，特别是涉及一种雷达成像方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
穿墙雷达可以用于探测墙体后的目标，并可以将采集到的探测信号发送至电子设备。电子设备可以基于探测信号生成探测图像。该探测图像能够用于反映该目标的位置。
电子设备可以基于探测信号生成探测图像之前，通常需要先确定墙体的墙体参数，以确保得到的探测图像能够准确反映目标的位置。其中，该墙体参数包括厚度和相对介电常数。
发明内容
本发明提供一种雷达成像方法、装置及计算机可读存储介质，能够确定墙体的墙体参数。
第一方面，本发明提供一种雷达成像方法，应用于电子设备，所述电子设备与雷达连接，所述雷达包括多个天线对，每个所述天线对包括：发射天线和接收天线，多个所述天线对位于遮挡物的一侧，且每个所述发射天线用于向所述遮挡物发射电磁波，每个所述接收天线用于接收回波信号；所述方法包括：
获取每个所述天线对中的接收天线接收到的回波信号；
基于至少两个所述天线对中，每个所述天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个所述天线对中接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定所述遮挡物的目标物体参数，所述目标物体参数包括：所述遮挡物的目标厚度和目标相对介电常数，所述目标厚度的延伸方向垂直于多个所述天线对的排列方向；
对于所述雷达的成像区域中的多个初始网格中的每个所述初始网格，基于所述初始网格的位置，所述多个天线对中每个所述天线对的位置，以及所述目标物体参数，确定每个所述天线对对应的时延组，所述初始网格的位置由所述初始网格的至少一个顶点的位置表征，每个所述时延组包括至少一个第二时延，每个所述第二时延为所述天线对的发射天线发射的电磁波经所述初始网格的一个顶点，到所述天线对的接收天线的时延；
对于每个所述天线对对应的时延组，从所述天线对的接收天线接收到的所述回波信号中确定所述时延组对应的幅值，得到多个所述幅值，并将多个所述幅值之和确定为所述初始网格的幅值；
基于所述多个初始网格的幅值，确定雷达图像，所述雷达图像包括与所属多个初始网格一一对应的多个像素，每个所述像素的像素值基于对应的一个所述初始网格的幅值确定。
第二方面，本发明提供了一种雷达成像装置，所述装置配置在电子设备中，所述电子设备与雷达连接，所述雷达包括多个天线对，每个所述天线对包括：发射天线和接收天线，多个所述天线对位于遮挡物的一侧，且每个所述发射天线用于向所述遮挡物发射电磁波，每个所述接收天线用于接收回波信号，所述电子设备包括：
获取模块，用于获取每个所述天线对中的接收天线接收到的回波信号；
第一确定模块，用于基于至少两个所述天线对中，每个所述天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个所述天线对中接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定所述遮挡物的目标物体参数，所述目标物体参数包括：所述遮挡物的目标厚度和目标相对介电常数，所述目标厚度的延伸方向垂直于多个所述天线对的排列方向；
第二确定模块，用于对于所述雷达的成像区域中的多个初始网格中的每个所述初始网格，基于所述初始网格的位置，所述多个天线对中每个所述天线对的位置，以及所述目标物体参数，确定每个所述天线对对应的时延组，所述初始网格的位置由所述初始网格的至少一个顶点的位置表征，每个所述时延组包括至少一个第二时延，每个所述第二时延为所述天线对的发射天线发射的电磁波经所述初始网格的一个顶点，到所述天线对的接收天线的时延；
第三确定模块，用于对于每个所述天线对对应的时延组，从所述天线对的接收天线接收到的所述回波信号中确定所述时延组对应的幅值，得到多个所述幅值，并将多个所述幅值之和确定为所述初始网格的幅值；
第四确定模块，用于基于所述多个初始网格的幅值，确定雷达图像，所述雷达图像包括与所属多个初始网格一一对应的多个像素，每个所述像素的像素值基于对应的一个所述初始网格的幅值确定。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述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方面所述的雷达成像方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行上述方面所述的雷达成像方法。
在本发明实施例中，电子设备通过至少两个天线对中每个天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个天线对的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，即可确定遮挡物的目标物体参数。由此，实现了遮挡物的目标物体参数的快速确定。相较于通过重复生成雷达图像直至获得最优物体参数的方式，本发明实施例提供的电子设备确定目标物体参数的效率较高。
并且，由于本发明实施例提供的电子设备可以在确定目标物体参数后，可以直接基于成像区域中的每个初始网格的位置，多个天线对中天线对的位置，以及目标物体参数，确定初始网格的幅值，并基于多个初始网格的幅值确定雷达图像。而无需多次生成雷达图像，因此可以降低电子设备的运算复杂度，从而可以有效节省电子设备的处理资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种雷达成像系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种雷达成像方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的另一种雷达成像方法的流程图；
图4是本发明实施例提供的一种电磁波在墙体内的反射示意图；
图5是本发明实施例提供的一种网格化的成像区域中某一初始网格到第一天线对的距离的示意图；
图6是本发明实施例提供的一个天线对中的接收天线接收到的部分回波信号的示意图；
图7是本发明实施例提供的一种雷达成像装置的结构框图；
图8是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
相关技术中，电子设备可以通过回波信号和墙体参数生成探测图像。之后，电子设备可以重复执行评估探测图像，基于评估结果修正墙体参数，并基于修正后的墙体参数重新生成探测图像的操作，直至获得最优的墙体参数。但是，这种获取墙体参数的方式较为复杂，墙体参数的获取效率较低。
图1是本发明实施例提供的一种雷达成像系统的结构示意图。参见图1，该系统可以包括：电子设备10和雷达20。该电子设备10可以与雷达20连接。该雷达20可以包括多个天线对201。该多个天线对201均可以位于遮挡物30的一侧。例如，图1示出了4个天线对201，该4个天线对201均位于遮挡物30的一侧。并且，从图1可以看出，多个天线对201在同一直线上，即雷达20包括的所有天线（即前文所述的发射天线201a和接收天线201b）均在一条直线上。
其中，每个天线对201可以包括：发射天线201a和接收天线201b，即该雷达20为多入多出（multiple-input multiple-output，MIMO）雷达。每个发射天线201a可以用于向遮挡物30发射电磁波，每个接收天线201b可以用于接收回波信号。该回波信号可以包括：遮挡物30反射的电磁波，以及位于遮挡物30另一侧的目标物反射的电磁波。
在本发明实施例中，每个天线与遮挡物之间的距离可以小于距离阈值。例如，每个天线均可以与遮挡物接触。如此，可以降低遮挡物的物体参数的确定复杂度。任意两个相邻天线之间的距离均为目标距离，也即是雷达包括的多个天线可以等间距排布。
可选的，该电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑。该遮挡物可以由木材、塑料或水泥等非金属材料制成。该遮挡物可以为墙体或围栏。例如，该遮挡物可以为墙体，相应的，该雷达可以称为穿墙雷达。
在本发明实施例中，电子设备可以通过雷达中的多个接收天线接收到的回波信号，确定遮挡物的物体参数。之后，电子设备可以基于该物体参数和多个接收天线接收到的回波信号，确定雷达图像。该雷达图像能够反映位于遮挡物的另一侧的目标物所在位置。
图2是本发明实施例提供的一种雷达成像方法的流程图，该方法可以应用于电子设备，例如图1所示的电子设备10。该电子设备10与雷达连接，例如图1所示的雷达20。该雷达包括多个天线对，每个天线对包括：发射天线和接收天线，多个天线对位于遮挡物的一侧，且每个发射天线用于向遮挡物发射电磁波，每个接收天线用于接收回波信号。参见图2，该方法包括：
步骤201、获取每个天线对中的接收天线接收到的回波信号。
电子设备可以控制雷达的各个发射天线发射电磁波，相应的，雷达中的各个接收天线可以接收回波信号。之后，雷达可以将多个接收天线中每个接收天线接收到的回波信号发送至电子设备。相应的，电子设备即可获取每个天线对中的接收天线接收到的回波信号。其中，该回波信号可以为时域回波信号。即若采用函数描述该回波信号，则函数的自变量为时间，因变量为信号的幅值。
在本发明实施例中，电子设备可以控制各个发射天线，在不同的时段发射电磁波。相应的，各个接收天线接收回波信号的时段也互不相同。
步骤202、基于至少两个天线对中，每个天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个天线对的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定遮挡物的目标物体参数。
在一种可选的实现方式中，至少两个天线对的个数为两个。则电子设备可以直接基于预先存储的每个天线对中的发射天线的位置，以及接收天线的位置，确定该发射天线与接收天线之间的距离（为了便于描述，后文称为收发天线的距离）。之后，电子设备可以直接基于两个天线对中每个天线对的收发天线的距离，以及每个天线对中接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定遮挡物的目标物体参数。其中，目标物体参数可以包括：遮挡物的目标相对介电常数和目标厚度。遮挡物的厚度方向垂直于多个天线对的排列方向。
在另一种可选的实现方式中，至少两个天线对的个数大于两个。则电子设备可以先基于每两个天线对中的收发天线的距离，以及该两个天线对中接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定遮挡物的初始物体参数，得到多个初始物体参数。每个初始物体参数包括：遮挡物的初始相对介电常数和初始厚度。之后，电子设备可以将多个初始物体参数中的初始相对介电常数的平均值确定为遮挡物的目标相对介电常数，并将多个初始物体参数中的初始厚度的平均值确定为遮挡物的目标厚度。由于电子设备可以通过至少三个天线对来确定遮挡物的目标物体参数，因此可以确保确定目标物体参数的准确性较高。
步骤203、对于雷达的成像区域中的多个初始网格中的每个初始网格，基于初始网格的位置，多个天线对中每个天线对的位置，遮挡物的目标物体参数，确定每个天线对对应的时延组。
在本发明实施例中，电子设备可以存储有雷达的成像区域的地图。电子设备可以基于该地图对成像区域的进行网格化处理，从而得到该成像区域包括的多个初始网格，以及每个初始网格的位置。之后，对于每个初始网格，电子设备可以基于该初始网格的位置，多个天线对中每个天线对的位置，遮挡物的目标物体参数，确定多个天线对中每个天线对对应的时延组。
其中，每个初始网格的位置由该初始网格的至少一个顶点的位置表征。该时延组可以包括至少一个第二时延，每个第二时延为一个天线对的发射天线发射的电磁波经初始网格的一个顶点，到该天线对的接收天线的时延。雷达的成像区域可以为雷达的检测区域。或者，该成像区域可以包含雷达的检测区域，且略大于该检测区域。
步骤204、对于每个天线对对应的时延组，从该天线对的接收天线接收到的回波信号中确定该时延组对应的幅值，得到多个幅值，并将多个幅值之和确定为该初始网格的幅值。
在本发明实施例中，若时延组包括一个第二时延，则时延组对应的幅值即为接收天线接收到的回波信号中，该第二时延对应的幅值。其中，第二时延对应的幅值可以是指：接收天线接收到的回波信号中，与开始时刻之间距离第二时延的时刻对应的幅值。开始时刻为天线对中的发射天线开始发射电磁波的时刻。
若时延组包括两个第二时延，则时延组对应的幅值即为天线接收到的回波信号中，目标时段内的首个峰值。目标时段的一个端点时刻可以为与开始时刻之间距离一个第二时延的时刻，目标时段的另一个端点时刻可以为开始时刻之间距离另一个第二时延的时刻。由于本发明实施例提供的电子设备可以通过两个第二时延确定幅值，因此可以确保确定的幅值的准确性较高。
步骤205、基于多个初始网格的幅值，确定雷达图像。
其中，雷达图像包括与多个初始网格一一对应的对个像素，且每个像素的像素值可以基于对应的一个初始网格的幅值确定。例如，每个像素的像素值与对应的一个初始网格的幅值可以正相关。
综上所述，本发明实施例提供了一种雷达成像方法，电子设备通过至少两个天线对中每个天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个天线对的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，即可确定遮挡物的目标物体参数。由此，实现了遮挡物的目标物体参数的快速确定。相较于通过重复生成雷达图像直至获得最优物体参数的方式，本发明实施例提供的电子设备确定目标物体参数的效率较高。
并且，由于本发明实施例提供的电子设备可以在确定目标物体参数后，可以直接基于成像区域中的每个初始网格的位置，多个天线对中天线对的位置，以及目标物体参数，确定初始网格的幅值，并基于多个初始网格的幅值确定雷达图像。而无需多次生成雷达图像，因此可以降低电子设备的运算复杂度，从而可以有效节省电子设备的处理资源。
图3是本发明实施例提供的另一种雷达成像方法的流程图，该方法可以应用于电子设备，例如图1所示的电子设备。该电子设备10与雷达连接，例如图1所示的雷达20。该雷达包括多个天线对，每个天线对包括：发射天线和接收天线，多个天线对位于遮挡物的一侧，且每个发射天线用于向遮挡物发射电磁波，每个接收天线用于接收回波信号。参见图3，该方法可以包括：
步骤301、获取每个天线对中的接收天线接收到的回波信号。
电子设备可以控制雷达的各个发射天线发射电磁波，相应的，雷达中的各个接收天线可以接收到回波信号。之后，雷达可以将多个接收天线中每个接收天线接收到的回波信号发送至电子设备。相应的，电子设备即可获取每个天线对中的接收天线接收到的回波信号。其中，该回波信号可以为时域回波信号。即若采用函数描述该回波信号，则函数的自变量为时间，因变量为信号的幅值。
在本发明实施例中，电子设备可以控制各个发射天线，在不同的时段发射电磁波。相应的，各个接收天线接收回波信号的时段也互不相同。
步骤302、基于至少两个天线对中，每个天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个天线对的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定遮挡物的目标物体参数。
在本发明实施例中，雷达中的每个天线与遮挡物之间的距离可以小于距离阈值，即每个天线可以贴近遮挡物设置。例如，每个天线可以与遮挡物接触。如此，发射天线发射电磁波后，经遮挡物靠近天线一面反射的电磁波可以忽略不计，从而可以降低遮挡物的目标物体参数的确定复杂度，继而提高该目标物体参数的确定效率。并且，由此可见，每个接收天线接收到的回波信号主要由经遮挡物远离天线一面反射的电磁波、位于遮挡物另一侧的目标物反射的电磁波以及噪声信号组成。
此外，电磁波在遮挡物中的最短传输路径为：经天线对的发射天线发出，从遮挡物远离天线一面的反射点到该天线对的接收天线之间的路径。且传输路径越短，电磁波的能量损耗越低。基于此，电子设备可以基于天线对中的收发天线的距离，以及天线对中的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定遮挡物的目标物体参数。
在一种可选的实现方式中，至少两个天线对的个数为两个。则电子设备可以先基于预先存储的每个天线对中的发射天线的位置，以及接收天线的位置，确定该天线对的收发天线的距离。之后，电子设备可以直接基于两个天线对中每个天线对的收发天线的距离，以及每个天线对中接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定遮挡物的目标物体参数。其中，目标物体参数可以包括：遮挡物的目标相对介电常数和目标厚度。遮挡物的厚度方向垂直于任一天线对中发射天线和接收天线所在直线的延伸方向。
在本发明实施例中，雷达中的每个天线的位置可以是指：该天线在大地坐标系中的位置，该位置可以为包括：经度和纬度。或者，每个天线的位置可以是指：天线在成像坐标系中的坐标。该成像坐标系可以是指：以某一个天线为原点，以各个天线所在直线为第一坐标轴（例如横轴），以垂直于该直线的直线为第二坐标轴（例如纵轴）所建立的坐标系。
以遮挡物为墙体，天线的位置为在成像坐标系中的位置为例，对电子设备基于两个天线对中每个天线对的收发天线的距离，以及两个第一时延，确定遮挡物的相对介电常数和厚度进行示例性的说明：
图4是本发明实施例提供的一种电磁波在墙体内的传播示意图。图4中第一个天线对中的第一发射天线在成像坐标系中的坐标为（，0），第一接收天线在成像坐标系中的坐标为（/>，0），第二个天线对中的第二发射天线在成像坐标系中的坐标为（/>，0），第二接收天线在成像坐标系中的坐标为（/>，0）。墙体的另一面的第一反射点为/>，第二反射点为/>。
则第一发射天线发射的电磁波在墙体中的第一最短传输路径即为第一发射天线到第一反射点/>的距离/>，与第一接收天线到该第一反射点/>的距离/>之和。第二发射天线发射的电磁波在墙体中的第二最短传输路径/>即为第二发射天线到第二反射点/>的距离/>，与第二接收天线到该第二反射点/>的距离/>之和。也即是，第一最短传输路径/>可以满足下述公式（1），第二最短传输路径/>可以满足下述公式（2）。
公式（1）
公式（2）
请继续参考图4，由于第一反射点通常位于第一发射天线和第一接收天线所在线段的中垂线上，因此第一最短传输路径/>可以满足下述公式（3），第二最短传输路径/>可以满足下述公式（4）。
公式（3）
公式（4）
公式（3）和公式（4）中，*为乘号。
假设墙体的相对介电常数为，则第一发射天线发射的电磁波在墙体内的第一最短传输路径的等效电长度/>满足下述公式（5），第二发射天线发射的电磁波在墙体内的第二最短传输路径的等效电长度/>满足下述公式（6）。
公式（5）
公式（6）
假设电子设备从第一接收天线接收到的回波信号中，确定的首个峰值对应的第一时延为，即电磁波经第一发射天线发出，走过第一最短传输路径/>所用的时长为/>。电子设备从第二接收天线接收到的回波信号中，确定的首个峰值对应的第一时延为/>，即电磁波经第一发射天线发出，走过第一最短传输路径/>所用的时长为/>。则第一时延/>可以满足下述公式（7），第二时延/>可以满足下述公式（8）。
公式（7）
公式（8）
公式（7）和公式（8）中，为电磁波在真空中的传播速度。
假设墙体的厚度为，空气的相对介电常数为1，则根据图4可以确定下述公式：
公式（9）
公式（10）
其中，为第一天线对的收发天线的距离，/>为第二天线对的收发天线的距离。并且，从图4可以看出，/>，/>，且根据上述公式（5）至公式（8）可以得到下述公式：
公式（11）
公式（12）
对公式（11）和公式（12）进行整理，即可得到下述公式：
*/>公式（13）
*/>公式（14）
其中，，/>，/>，/>，。
则联立公式（13）和公式（14）即可得到墙体的相对介电常数和厚度D。该相对介电常数/>满足下述公式（15），该墙体的厚度D满足下述公式（16）。
公式（15）
公式（16）
在另一种可选的实现方式中，至少两个天线对的个数大于两个。则电子设备可以先基于每两个天线对中的收发天线的距离，以及该两个天线对中的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定遮挡物的初始物体参数，得到多个初始物体参数。每个初始物体参数包括：遮挡物的初始相对介电常数和初始厚度。之后，电子设备可以将多个初始物体参数中的初始相对介电常数的平均值确定为遮挡物的目标相对介电常数，并将多个初始物体参数中的初始厚度的平均值确定为遮挡物的目标厚度。由于电子设备可以通过至少三个天线对来确定遮挡物的目标物体参数，因此可以确保确定目标物体参数的准确性较高。
其中，电子设备基于每两个天线对中，每个天线对的收发天线的距离，以及每个天线对中的接收天线接收到的回波信号，确定遮挡物的初始物体参数的过程，可以参考前述过程，本发明实施例在此不再赘述。
步骤303、对于雷达的成像区域中的多个初始网格中的每个初始网格，基于初始网格的位置，多个天线对中每个天线对的位置，遮挡物的目标物体参数，确定每个天线对对应的时延组。
在本发明实施例中，电子设备可以存储有雷达的成像区域的地图。电子设备可以基于该地图对成像区域的进行网格化处理，从而得到该成像区域包括的多个初始网格，以及每个初始网格的位置。之后，对于每个初始网格，电子设备可以基于该初始网格的位置，多个天线对中每个天线对的位置，遮挡物的目标物体参数，确定多个天线对中每个天线对对应的时延组。
其中，每个初始网格的位置由该初始网格的至少一个顶点的位置表征。该时延组可以包括至少一个第二时延，每个第二时延为一个天线对的发射天线发射的电磁波经初始网格的一个顶点，到该天线对的接收天线的时延。雷达的成像区域可以为雷达的检测区域。或者，该成像区域可以包含雷达的检测区域，且略大于该检测区域。
例如，电子设备可以遍历该成像区域中的多个初始网格。对于遍历到的每个初始网格，电子设备可以基于该初始网格的位置，多个天线对中每个天线对的位置，遮挡物的目标物体参数，确定多个天线对中的每个天线对对应的第二时延。
可选的，每个初始网格可以为矩形。用于表征初始网格的位置的至少一个顶点的位置包括：该矩形的左下顶点的位置。该至少一个顶点的位置还可以包括：该矩形的右下顶点的位置。
例如，初始网格的位置可以为该矩形的左下顶点在成像坐标系中的坐标。相应的，每个天线对对应的时延组包括：一个第二时延，该第二时延为天线对的发射天线发射的电磁波经该初始网格的左下顶点，到天线对的接收天线的时延。
或者，初始网格的位置可以包括：该矩形的左下顶点在成像坐标系中的坐标，以及该矩形的右下顶点在成像坐标系中的坐标。相应的，每个天线对对应的时延组包括：两个第二时延，一个第二时延为天线对的发射天线发射的电磁波经该初始网格的左下顶点，到天线对的接收天线的时延。另一个第二时延为天线对的发射天线发射的电磁波经该初始网格的右下顶点，到天线对的接收天线的时延。
继续以遮挡物为墙体，该墙体的目标相对介电常数为，目标厚度为/>，初始网格的位置由该初始网格的左下顶点在成像坐标系中的坐标表征，即每个天线对对应的时延组仅包括：天线对的发射天线发射的电磁波经该初始网格的左下顶点，到天线对的接收天线的时延为例，对本发明实施例确定每个天线对对应的第二时延的过程进行示例性说明：
图5是本发明实施例提供的一种网格化的成像区域中某一初始网格到第一天线对的距离的示意图。参见图5，假设墙体另一面的第一折射点为，第二折射点为/>，且第一折射点为/>位置为/>，第二折射点/>位置为/>，某一初始网格/>的位置为/>。并且，从图5中可以看出，第一发射天线发射的电磁波射入墙体时的入射角为/>，经墙体的折射后射出时的折射角为/>。经过初始网格处的物体的发射后，电磁波射向墙体，此时射入墙体时的入射角为/>，经墙体的折射后射出时的折射角为/>。
从图5中可以看出，电磁波从第一发射天线到初始网格，再到第一接收天线的传输路径的等效电长度满足下述公式：
公式（17）
公式（17）中，为第一发射天线到第一折射点/>的距离，/>为第一折射点到初始网格的左下顶点G的距离，/>为左下顶点G到第二折射点/>的距离，/>为第二折射点/>到第一接收天线的距离。
基于公式（17），即可得到电磁波通过从第一发射天线到初始网格，再到第一接收天线的传输路径所用的时长，即第一天线对对应的第二时延满足下述公式（18）。
公式（18）
由于第一折射点的位置和第二折射点的位置均未知，因此在确定该第二时延之前，还需要确定第一折射点的位置和第二折射点的位置。
根据斯涅尔（Snell）定律可知，入射角与折射角/>可以满足下述公式（19），入射角/>与折射角/>可以满足下述公式（20）。
公式（19）
公式（20）
并且，从图5中可以确定入射角可以满足下述公式（21），折射角/>可以满足下述公式（22）。
公式（21）
公式（22）
联立上述（19）至公式（22），即可得到，即可以得到第一折射点的位置。同理，可以得到第二折射点的位置。之后，电子设备即可基于上述公式（18）确定对于初始网格，第一天线对对应的第二时延。
在本发明实施例中，对于多个初始网格中每个初始网格，电子设备在确定多个天线对中每个天线对对应的第二时延后，可以记录该初始网格与时延组的对应关系。每个时延组可以包括：多个天线对中每个天线对对应的第二时延。
可选的，电子设备可以以列表的形式记录该对应关系。
在本发明实施例中，电子设备在对雷达的成像区域进行网格化处理之前，可以先确定每个初始网格的长度和宽度，即可以先确定网格分辨率。该网格分辨率可以基于雷达的距离分辨率和方位分辨率确定。例如，该网格分辨率可以为距离分辨率的第一倍数，与方位分辨率的第一倍数的乘积。其中，该距离分辨率满足下述公式（23），该方位分辨率/>满足下述公式（24）。
公式（23)
公式（24)
公式（23）和公式（24）中，B为发射的电磁波的频率带宽。λ为电磁波的频率中心对应的波长，L为雷达包括的多个天线的孔径的长度。多个天线的孔径可以是指：多个天线周围受电磁场影响而产生功率的区域，也称为多个天线的捕获区。为雷达的设定检测距离。
步骤304、对于每个天线对对应的时延组，从天线对中的接收天线接收到的回波信号中确定该时延组对应的幅值，得到多个幅值，并将多个幅值之和确定为该初始网格的幅值。
在本发明实施例中，若时延组包括一个第二时延，则时延组对应的幅值即为接收天线接收到的回波信号中，该第二时延对应的幅值。其中，第二时延对应的幅值可以是指：接收天线接收到的回波信号中，与开始时刻之间距离第二时延的时刻对应的幅值。开始时刻为天线对中的发射天线开始发射电磁波的时刻。
若时延组包括两个第二时延，则时延组对应的幅值即为天线接收到的回波信号中，目标时段内的首个峰值。目标时段的一个端点时刻可以为与开始时刻之间距离一个第二时延的时刻，目标时段的另一个端点时刻可以为开始时刻之间距离另一个第二时延的时刻。由于本发明实施例提供的电子设备可以通过两个第二时延确定幅值，因此可以确保确定的幅值的准确性较高。
例如，参见图6，图6示出了一个天线对中的接收天线接收到的部分回波信号的示意图。假设时延组包括两个第二时延，一个第二时延为2.3*10-8秒（S），另一个第二时延为2.4*10-8S。由于2.3*10-8S至2.4*10-8S之间的时段内，最大的幅值为380，因此电子设备可以该时延组对应的幅值为380。
步骤305、基于多个初始网格的幅值，从多个初始网格中确定出至少一个网格组。
在本发明实施例中，初始网格的幅值越大，说明初始网格处存在目标物的概率越大。基于此，电子设备可以基于多个初始网格的幅值，从多个初始网格中确定出至少一个网格组，以精确的确定目标物所处的区域。其中，每个网格组包括：相邻的至少两个初始网格，且至少两个初始网格的幅值的平均值大于幅值阈值。该幅值阈值可以基于多个初始网格的幅值确定。
可选的，电子设备可以先采用具有噪声的基于密度的聚类算法（density-basedspatial clustering of applications with noise，DBSCAN），对多个初始网格进行聚类处理，得到多个网格簇。每个网格簇可以包括多个初始网格，该多个初始中心网格中的一个初始网格为该网格簇的簇中心，且该网格簇中任一其他初始网格与簇中心的相似距离均小于等于距离阈值。其他初始网格与簇中心的相似距离可以基于他初始网格的位置和幅值，以及簇中心的位置和幅值确定。且该相似距离用于表征其他初始网格与簇中心之间的相似度。该相似度与相似距离负相关。
然后，电子设备可以从多个簇中心，筛选出幅值大于幅值阈值的至少一个目标簇中心。之后，对于至少一个目标簇中心中的每个目标簇中心，电子设备可以将该目标簇中心，以及位于该目标簇中心周围且与该目标簇中心之间的距离小于等于距离阈值的初始网格，确定为一个网格组。该距离基于目标簇中心的位置和初始网格的位置确定。
由于DBSCAN在遮挡物后的目标个数和数量均未知的情况下的聚类效果较好，因此采用DBSCAN可以确保确定的网格组的准确性，继而可以确保成像质量。
步骤306、对于每个网格组，将网格组所在区域划分为多个目标网格。
电子设备在得到至少一个网格组后，对于每个网格组，可以对该网格组所在区域进行网格化处理，将该区域划分为多个目标网格。其中，每个目标网格的面积小于初始网格的面积。也即是，电子设备对该网格组所在区域进行网格化处理所采用的网格分辨率，小于对雷达的成像区域进行网格化处理的网格分辨率。电子设备可以精细化网格组所在区域中的初始网格。
可选的，电子设备对该网格组所在区域进行网格化处理所采用的网格分辨率可以为：雷达的距离分辨率的第二倍数，与雷达的方向分辨率的第二倍数的乘积。该第二倍数小于第一倍数，例如第二倍数可以为1。
步骤307、确定多个目标网格中每个目标网格的幅值。
对于每个网格组包括的多个目标网格中的每个目标网格，电子设备可以基于该目标网格的位置，多个天线对中每个天线对的位置，以及目标物体参数，确定每个天线对对应的时延组。之后，对于每个天线对对应的时延组，电子设备可以从该天线对中的接收天线接收到的回波信号中确定时延组对应的幅值，得到多个幅值，并将多个幅值之和确定为该目标网格的幅值。
可选的，步骤307的实现过程可以参考上述步骤303和步骤304的相关实现过程，本发明实施例在此不再赘述。
根据步骤306和步骤307的描述可知，本发明实施例提供的电子设备能够采用由粗到细的方法来实现雷达成像，从而得到雷达图像。如此，一方面可以提高成像效率，另一方面可以确保成像精准性。
步骤308、基于多个目标网格的幅值，以及多个初始网格中除至少一个网格组外的初始网格的幅值，确定雷达图像。
电子设备得到每个目标网格的幅值后，即可基于个目标网格的幅值，以及多个初始网格中除至少一个网格组外的初始网格的幅值，确定雷达图像。其中，该雷达图像可以包括：与多个初始网格一一对应的像素。且与每个网格组包括的多个初始网格对应的多个像素可以包括：多个子像素，该多个子像素与网格组包括的多个目标网格一一对应。每个子像素的像素值基于对应的一个目标网格的幅值确定。例如，每个子像素的像素值可以与对应的一个目标网格的幅值正相关。
需要说明的是，本发明实施例提供的雷达成像方法的步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减。例如，步骤305至步骤308可以视情况删除，删除后电子设备可以直接基于多个初始网格的幅值确定雷达图像。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本申请的保护范围之内，因此不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供了一种雷达成像方法，电子设备通过至少两个天线对中每个天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个天线对的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，即可确定遮挡物的目标物体参数。由此，实现了遮挡物的目标物体参数的快速确定。相较于通过重复生成雷达图像直至获得最优物体参数的方式，本发明实施例提供的电子设备确定目标物体参数的效率较高。
并且，由于本发明实施例提供的电子设备可以在确定目标物体参数后，可以直接基于成像区域中的每个初始网格的位置，多个天线对中天线对的位置，以及目标物体参数，确定初始网格的幅值，并基于多个初始网格的幅值确定雷达图像。而无需多次生成雷达图像，因此可以降低电子设备的运算复杂度，从而可以有效节省电子设备的处理资源。
本发明实施例提供了一种雷达成像装置，该装置可以配置在电子设备中。该电子设备与雷达连接，雷达包括多个天线对，每个天线对包括：发射天线和接收天线，多个天线对位于遮挡物的一侧，且每个发射天线用于向遮挡物发射电磁波，每个接收天线用于接收回波信号。参见图7，该电子设备10包括：
获取模块401，用于获取每个天线对中的接收天线接收到的回波信号；
第一确定模块402，用于基于至少两个天线对中，每个天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个天线对中接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定遮挡物的目标物体参数，目标物体参数包括：遮挡物的目标厚度和目标相对介电常数，目标厚度的延伸方向垂直于多对天线的排列方向；
第二确定模块403，用于对于雷达的成像区域中的多个初始网格中的每个初始网格，基于初始网格的位置，多个天线对中每个天线对的位置，以及目标物体参数，确定每个天线对对应的时延组，初始网格的位置由初始网格的至少一个顶点的位置表征，每个时延组包括至少一个第二时延，每个第二时延为天线对的发射天线发射的电磁波经初始网格的一个顶点，到天线对的接收天线的时延；
第三确定模块404，用于对于每个天线对对应的时延组，从天线对的接收天线接收到的回波信号中确定时延组对应的幅值，得到多个幅值，并将多个幅值之和确定为初始网格的幅值；
第四确定模块405，用于基于多个初始网格的幅值，确定雷达图像，雷达图像包括与所属多个初始网格一一对应的多个像素，每个像素的像素值基于对应的一个初始网格的幅值确定。
可选的，该第一确定模块402用于：
基于每两个天线对中，每个天线对包括的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个天线对的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定遮挡物的初始物体参数，初始物体参数包括：遮挡物的初始厚度和初始相对介电常数；
将多个初始厚度的平均值确定为遮挡物的目标厚度，并将多个初始相对介电常数的平均值确定为遮挡物的目标相对介电常数。
可选的，初始厚度满足：/>；
初始相对介电常数满足：/>；
其中，，/>，/>，/>,/>和/>均为-1，c为电磁波在真空中传播速度，/>为两个天线对中，一个天线对包括的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，/>为两个天线对中，另一个天线对包括的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，/>为两个天线对中一个天线对包括的发射天线与接收天线的距离，/>为两个天线对中另一个天线对包括的发射天线与接收天线的距离。
可选的，第四确定模块405用于：
基于多个初始网格的幅值，从多个初始网格中确定出至少一个网格组，每个网格组包括：相邻的至少两个初始网格，且至少两个初始网格的幅值的平均值大于幅值阈值；
对于每个网格组，将网格组所在区域划分为多个目标网格，每个目标网格的面积小于初始网格的面积；
确定多个目标网格中每个目标网格的幅值；
基于多个目标网格的幅值，以及多个初始网格中除至少一个网格组外的初始网格的幅值，确定雷达图像。
可选的，第四确定模块405用于：采用具有噪声的基于密度的聚类算法，对多个初始网格进行聚类处理，得到至少一个网格组。
可选的，每个像素的像素值与对应的一个目标网格的幅值正相关。
综上所述，本发明实施例提供了一种雷达成像装置，该装置通过至少两个天线对中每个天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个天线对的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，即可确定遮挡物的目标物体参数。由此，实现了遮挡物的目标物体参数的快速确定。相较于通过重复生成雷达图像直至获得最优物体参数的方式，本发明实施例提供的装置确定目标物体参数的效率较高。
并且，由于本发明实施例提供的装置可以在确定目标物体参数后，可以直接基于成像区域中的每个初始网格的位置，多个天线对中天线对的位置，以及目标物体参数，确定初始网格的幅值，并基于多个初始网格的幅值确定雷达图像。而无需多次生成雷达图像，因此可以降低电子设备的运算复杂度，从而可以有效节省电子设备的处理资源。
本发明还提供了一种电子设备，参见图8，包括：处理器401、存储器402以及存储在存储器402上并可在处理器401上运行的计算机程序4021，该处理器401执行该计算机程序4021时实现前述实施例提供雷达成像方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，当该计算机存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备执行雷达成像方法。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器（DSP）来实现根据本发明的排序设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种雷达成像方法，其特征在于，应用于电子设备，所述电子设备与雷达连接，所述雷达包括多个天线对，每个所述天线对包括：发射天线和接收天线，多个所述天线对位于遮挡物的一侧，且每个所述发射天线用于向所述遮挡物发射电磁波，每个所述接收天线用于接收回波信号；所述方法包括：
获取每个所述天线对中的接收天线接收到的回波信号；
基于至少两个所述天线对中，每个所述天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个所述天线对中接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定所述遮挡物的目标物体参数，所述目标物体参数包括：所述遮挡物的目标厚度和目标相对介电常数，所述目标厚度的延伸方向垂直于多个所述天线对的排列方向；
对于所述雷达的成像区域中的多个初始网格中的每个所述初始网格，基于所述初始网格的位置，所述多个天线对中每个所述天线对的位置，以及所述目标物体参数，确定每个所述天线对对应的时延组，所述初始网格的位置由所述初始网格的至少一个顶点的位置表征，每个所述时延组包括至少一个第二时延，每个所述第二时延为所述天线对的发射天线发射的电磁波经所述初始网格的一个顶点，到所述天线对的接收天线的时延；
对于每个所述天线对对应的时延组，从所述天线对的接收天线接收到的所述回波信号中确定所述时延组对应的幅值，得到多个所述幅值，并将多个所述幅值之和确定为所述初始网格的幅值；
基于所述多个初始网格的幅值，确定雷达图像，所述雷达图像包括与所属多个初始网格一一对应的多个像素，每个所述像素的像素值基于对应的一个所述初始网格的幅值确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于至少两个所述天线对中，每个所述天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个所述天线对中接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定所述遮挡物的目标物体参数，包括：
基于每两个所述天线对中，每个所述天线对包括的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个所述天线对的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定所述遮挡物的初始物体参数，所述初始物体参数包括：所述遮挡物的初始厚度和初始相对介电常数；
将多个所述初始厚度的平均值确定为所述遮挡物的目标厚度，并将多个所述初始相对介电常数的平均值确定为所述遮挡物的目标相对介电常数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述初始厚度满足：/>；
所述初始相对介电常数满足：/>；
其中，，/>，/>，/>,/>和/>均为-1，c为电磁波在真空中传播速度，/>为两个所述天线对中，一个所述天线对包括的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，/>为两个所述天线对中，另一个所述天线对包括的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，/>为两个所述天线对中一个天线对包括的发射天线与接收天线的距离，/>为两个所述天线对中另一个天线对包括的发射天线与接收天线的距离。
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述基于所述多个初始网格的幅值，确定雷达图像，包括：
基于所述多个初始网格的幅值，从所述多个初始网格中确定出至少一个网格组，每个所述网格组包括：相邻的至少两个所述初始网格，且至少两个所述初始网格的幅值的平均值大于幅值阈值；
对于每个所述网格组，将所述网格组所在区域划分为多个所述目标网格，每个所述目标网格的面积小于所述初始网格的面积；
确定多个所述目标网格中每个所述目标网格的幅值；
基于多个所述目标网格的幅值，以及所述多个初始网格中除所述至少一个网格组外的初始网格的幅值，确定雷达图像。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于每个初始网格的幅值，从所述多个初始网格中确定出至少一个网格组，包括：
采用具有噪声的基于密度的聚类算法，对所述多个初始网格进行聚类处理，得到至少一个网格组。
6.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，每个所述像素的像素值与对应的一个目标网格的幅值正相关。
7.一种雷达成像装置，其特征在于，所述装置配置在电子设备中，所述电子设备与雷达连接，所述雷达包括多个天线对，每个所述天线对包括：发射天线和接收天线，多个所述天线对位于遮挡物的一侧，且每个所述发射天线用于向所述遮挡物发射电磁波，每个所述接收天线用于接收回波信号，所述电子设备包括：
获取模块，用于获取每个所述天线对中的接收天线接收到的回波信号；
第一确定模块，用于基于至少两个所述天线对中，每个所述天线对中的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个所述天线对中接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定所述遮挡物的目标物体参数，所述目标物体参数包括：所述遮挡物的目标厚度和目标相对介电常数，所述目标厚度的延伸方向垂直于多个所述天线对的排列方向；
第二确定模块，用于对于所述雷达的成像区域中的多个初始网格中的每个所述初始网格，基于所述初始网格的位置，所述多个天线对中每个所述天线对的位置，以及所述目标物体参数，确定每个所述天线对对应的时延组，所述初始网格的位置由所述初始网格的至少一个顶点的位置表征，每个所述时延组包括至少一个第二时延，每个所述第二时延为所述天线对的发射天线发射的电磁波经所述初始网格的一个顶点，到所述天线对的接收天线的时延；
第三确定模块，用于对于每个所述天线对对应的时延组，从所述天线对的接收天线接收到的所述回波信号中确定所述时延组对应的幅值，得到多个所述幅值，并将多个所述幅值之和确定为所述初始网格的幅值；
第四确定模块，用于基于所述多个初始网格的幅值，确定雷达图像，所述雷达图像包括与所属多个初始网格一一对应的多个像素，每个所述像素的像素值基于对应的一个所述初始网格的幅值确定。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块用于：
基于每两个所述天线对中，每个所述天线对包括的发射天线与接收天线之间的距离，以及每个所述天线对的接收天线接收到的回波信号的首个峰值对应的第一时延，确定所述遮挡物的初始物体参数，所述初始物体参数包括：所述遮挡物的初始厚度和初始相对介电常数；
将多个所述初始厚度的平均值确定为所述遮挡物的目标厚度，并将多个所述初始相对介电常数的平均值确定为所述遮挡物的目标相对介电常数。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器、存储器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任一所述的雷达成像方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备中的处理器执行时，使得电子设备能够执行权利要求1-6任一所述的雷达成像方法。
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