基于多特征结合的mimo穿墙雷达“鬼影”抑制

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1、基于多特征结合的MIMO穿墙雷达“鬼影”抑制　　摘要：穿墙雷达由于其工作环境的复杂性，导致接收的目标信号十分微弱，即使通过背景对消抑制了天线耦合波、墙体直达波等强杂波，目标信号也难以突显，同时传统的检测方法并不能解决目标与墙体等环境响应产生“鬼影”目标的问题。为解决这一问题，建立了点目标、扩展目标以及运动目标等模型对虚假“鬼影”目标的产生原因进行分析，并提出了一种基于幅度和空间位置等特征相结合的图像检测方法。仿真和实验结果证明了“鬼影”的理论分析和方法的有效性。　　关键词：穿墙雷达；多特征；MIMO

2、天线阵列；“鬼影”抑制　　中图分类号：TN957?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2015）19?0001?07　　Abstract：Theworkenvironmentofthethrough?the?wallradariscomplicated，whichmakesthereceivedtargetsignalcompletelyweak.Eventhoughtheantennacouplingwave，thewalldirectwaveandotherstrongclutter

3、waveshavebeenrestrainedbybackgroundcompensation，thetargetsignalishardtoappear.Traditionaldetectionmethodscan′teliminatethe“ghost”targetgeneratedbytheenvironmentalresponse.Tosettlethisproblem，modelsofpointtarget，extendedtargetandmovingtargetwereestablis

4、hedtoanalyzethegenerationreasonsoffalse“ghost”target.Anew4imagedetectionmethodbasedonthecombinationofamplitudeandspatiallocationfeaturesisproposedforthethrough?the?wallradar.Thevalidityof“ghost”theoreticalanalysisandthismethodwasverifiedbysimulationand

5、experiments.　　Keywords：through?the?wallradar；multi?feature；MIMOantennaarray；“ghost”suppression　　0引言　　穿墙雷达（Through?the?WallRadar，TWR）能够穿透房间对隐蔽墙后的目标进行探测，现如今被广泛应用于安全防卫、灾害救援等方面[1?3]。实际情况中TWR通常工作在复杂的电磁环境中，由于墙体的存在，墙后多目标之间相互交叉作用，目标信杂比较低，使得回波呈现杂乱、微弱以及模糊等现象。传统的

6、门限检测技术[4]，虽然能够有效抑制绝大多数的静止杂波，但是由于墙体以及房间内其他物体的相互作用产生的干扰回波，其所获取的图像具有“鬼影”现象，无法实现墙后目标的有效检测。　　无论是对“鬼影”现象的抑制[5]，还是将其作为有用信号加以利用[6]，以提高雷达探测性能，都需要建立“鬼影”模型。基于此背景，本文首先针对传统检测方法，分别对点目标、扩展点目标以及运动的扩展目标建模，分析各种“鬼影”的形成原因。考虑现有方法以及相关技术方面存在的不足和短板，分别考虑幅度、目标的空间位置两个信息的提取与子图的生成

7、，提出适用有效的检测方法，通过仿真和实验数据的处理进行验证。　　1传统的雷达检测方法4　　对于穿墙探测系统，为了探测墙后的运动目标，传统方法是背景对消和CFAR，其处理流程为简单的开环式结构，如图1所示，数据在整个处理链路中单向流动。　　由于墙体的存在，目标散射得到的电磁波能量相对于墙体散射回波而言非常微弱，为了探测墙后目标，必须抑制墙体杂波。针对动目标，传统方法是背景对消，原始雷达图像经过背景对消之后，在一定程度上增强了目标回波；其次经过后向投影（BackProjection，BP）算法成像[7]

8、，使图像在计算机上显示；再通过基于Neyman?Pearson准则的CFAR检测器进行检测，得出结果。CFAR检测器是利用滑窗机制遍历全图，能够消除部分伪目标，然而在实际过程当中，电磁波需要两次穿透墙体，加之实际场景的电磁环境十分复杂，使得信号回波的信杂比很低，即便抑制了强杂波，但是无法避免某些因人体目标与环境响应所引起的“鬼影”目标，不足以从雷达图像中检测出实际所要探测的目标，因此需要进一步的检测。　　2“鬼影”产生的机理　　2.1点目标　　在目前绝大多数的穿墙检测