双站超宽带穿墙达高分辨目标边界快速成像算法研究.pdf

摘 要 摘 要 超宽带穿墙雷达在穿墙成像方面具有分辨率高，抗干扰能力强等特点，在 探测、救援、反恐、安检、以及战争等领域具有巨大潜力，其成像算法也是近 几年国内外学者研究的热点与难点。为解决传统超宽带穿墙雷达后向投影 （Back-Projecion）成像算法不利于实时成像且成像模糊的问题，基于目标边界 成像的成像算法成为近年来研究的重点。SEABED 算法与Envelope 算法是常用 的目标边界成像算法，但此类算法存在抗噪性差或准确性不佳等缺陷。本文以 收发分置 （双站）天线为观测系统，结合现有目标边界成像算法，对高分辨快 速目标边界成像算法进行了研究，主要工作概括如下： 本文采用收发分置天线，提出一种基于椭圆包络线原理的成像算法。通过 分析目标边界与天线坐标之间的几何结构，构造与目标边界相切的椭圆模型推 导两者的映射关系，完成穿墙成像的目标边界重建。理论分析和实验结果表明， 该算法能提高成像的抗噪性与准确性，增强算法穿墙成像的性能。 针对目标的三维成像，本文提出一种基于椭球包络面原理的超宽带穿墙雷 达三维成像算法。该算法利用收发分置天线与目标体的几何位置关系，构造与 其边界相切的椭球模型，并根据此关系利用椭球表面等效还原出实际的目标体 边界。理论分析与仿真结果表明，该算法能在噪声环境下对目标体边界进行三 维穿墙成像，更利于在实际场景中的应用。 针对运动目标成像，本文提出一种基于椭圆包络线原理的超宽带穿墙雷达 运动目标成像算法。该算法通过收发分置天线与目标边界的几何关系构造椭圆 包络线，通过等效圆圆心的运动轨迹函数联接各个时刻的成像点，完成对目标 边界的还原过程。实验结果表明，该算法不仅能对墙体外作随机曲线运动的目 标体边界完成重建，而且具有较高的抗噪性、精确性以及实时性。 关键词：超宽带穿墙成像；双站雷达；椭圆包络线；高分辨率 I Abstract Abstract UWB through-wall radar possesses the advantages of high resolution, anti- interference ability and other characteristics in through wall imaging, which has great potential in fields of detecting, rescue, counter-terrorism, security, war and so on. UWB through wall radar imaging algorithm has become the hot research topic in recent years at home and abroad. In order to overcome the shortcomings that includes unsuitable for real-time imaging and image fuzzy of traditional imaging algorithms, people focus on the imaging algorithms of target boundary in recent years. SEABED algorithm and Envelope algorithm are the two kinds of classical algorithms of target shape imaging, but these algorithms all have their own defects, such as poor anti-noise capability and poor accuracy.. For the traditional imagin