基于尺度MMSE波束的超宽带穿墙成像方法_晋良念

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1、第33卷第3期仪器仪表学报Vol.33No.32012年3月ChineseJournalofScientificInstrumentMar．2012*基于尺度MMSE波束的超宽带穿墙成像方法1，222晋良念，欧阳缮，肖海林(1西安电子科技大学电子工程学院西安710071;2桂林电子科技大学信息与通信学院桂林541004)摘要:与最大化信干噪比波束相比，最小均方误差(minimummeansquarederror，MMSE)波束能够获得更好的信号波形估计，因此非常适合超宽带穿墙雷达目标成像。通过分析MMS

2、E最优权矢量中标量因子和用于旁瓣抑制的相干因子(coherencefac-tor，CF)之间的关系，建立MMSE算法与CF加权最小方差无失真响应(minimumvariancedistortionlessresponse，MVDR)算法之间的统一形式，提出尺度MMSE算法。考虑到墙体介质的非均匀性、天线定位误差等的影响，给出了最优权矢量中未知参数的稳健估计方法。最后，利用时域有限差分(finitedifferencetimedomain，FDTD)数值仿真和实验数据分析了不同尺度的成像性能。结果表明尺度

3、越大，成像质量越好，目标杂波比(target-clutter-ratio，TCR)提高约25dB。关键词:穿墙成像;尺度MMSE波束算法;尺度因子;分辨率;对比度中图分类号:TN957．51文献标识码:A国家标准学科分类代码:510．40Ultrawidebandthrough-the-wallimagingmethodbasedonscaledMMSEbeamforming1，222JinLiangnian，OuyangShan，XiaoHailin(1SchoolofElectronicEngine

4、ering，XidianUniversity，Xi’an710071，China;2SchoolofInformationandCommunication，GuilinUniversityofElectronicTechnology，Guilin541004，China)Abstract:Comparedwithmaximizingthesignal-to-interference-pulse-noiseratiobeamforming，minimummeansquarederror(MMSE)beam

5、formingcouldresultinbettersignalestimation;therefore，itissuitableforultrawide-bandthrough-the-wallimaging．ThroughanalyzingtherelationbetweenthescalarfactorofMMSEbeamformerweightsandthecoherencefactor(CF)usedforsidelobesuppression，theconnectionbetweenthem

6、inimumvariancedistortionlessresponse(MVDR)beamformingalgorithmcombinedwithCFandMMSEbeamfomingalgorithmisfound，andascaledMMSEbeamformingalgorithmisproposed．Consideringtheeffectofthewallmediuminhomoge-neity，antennapositionerrorandetc，therobustestimationmet

7、hodsofunknownparametersarepresented．FDTDnumericalsimulationdataandexperimentallymeasureddataareusedtodemonstratetheeffectivenessoftheproposedbeamformerinthough-the-wallimaging．Theresultsshowthatthelargerthescalecoefficient，thebettertheimagequality;andthi

8、salgorithmimprovesthetarget-clutter-ratio(TCR)byabout25dB．Keywords:through-wallimaging;scaledMMSEbeamforming;scalingfactor;resolution;contrast成像雷达系统，近几年已成为国内外雷达应用领域的一［1-3］1引言个研究热点。目前，研究主要集中在雷达系统设计、信号处理技术和成像算法等。超宽带穿墙雷达是一种能够