一種基于mimo陣列和稀疏陣列的扇掃成像方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于MIMO陣列和稀疏陣列的扇掃成像方法，設定M發(fā)N收的MIMO陣列的參數(shù)，使得該MIMO陣列可等效為由單個發(fā)射陣元和MN個接收陣元組成的虛擬線列陣；利用稀疏優(yōu)化算法對該MN元虛擬線列陣進行稀疏優(yōu)化；利用MIMO陣列進行信號的發(fā)射與接收，根據(jù)經(jīng)過稀疏優(yōu)化的虛擬線列陣來移除對應的匹配濾波器，利用被保留下來的匹配濾波器對回波進行匹配濾波處理，并對匹配濾波輸出進行波束形成；最后，對所有的波束輸出進行強度提取，獲得二維扇掃圖。本發(fā)明能減少MIMO陣列扇掃成像系統(tǒng)中的匹配濾波器個數(shù)并最終降低運算量。
【專利說明】—種基于MIMO陣列和稀疏陣列的扇掃成像方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種陣列成像方法。
【背景技術】
[0002]王懷軍(WangH J, Lei W T, Huang C L, and Su Y, MIMO radar imaging modeland algorithm, Chinese J.Electronics, 2009; 26 (5): 577-583.)和王黨衛(wèi)(Wang D ff, Ma XY, Chen A L, and Su Y, High-resolution imaging using a wideband MIMO radar systemwith two distributed arrays, IEEE Trans.1mage Process.，2010;19(5):1280-1289.)等人指出，多輸入多輸出(Multiple-1nput Multiple-Output:ΜΙΜ0)陣列可通過發(fā)射正交波形和匹配濾波處理來獲得大量虛擬陣元。正是由于可獲得虛擬陣元的優(yōu)點，若是通過設計MIMO陣列的陣列參數(shù)使得虛擬陣列成為均勻直線陣，就可以將MMO陣列運用于扇掃成像系統(tǒng)，從而達到使用較少的物理陣元來獲得所需方位分辨率的目的。使用MMO陣列不但可以明顯減少扇掃成像系統(tǒng)中實際所需的陣元個數(shù)，同時也簡化了其硬件復雜程度，有效降低系統(tǒng)成本。但是，MMO陣列中虛擬陣元的獲得是以接收端的匹配濾波處理為代價的，其獲得的虛擬陣元個數(shù)與匹配濾波器的個數(shù)是相同的。因此，雖然將MIMO陣列應用于扇掃成像系統(tǒng)可減少實際使用的陣元個數(shù)，但接收端卻需要使用大量的匹配濾波器，導致處理運算量急劇增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術MMO陣列扇掃成像系統(tǒng)中運算量太大的缺點，本發(fā)明提出一種結合MIMO陣列和稀疏陣列的扇掃成像方法。該方法針對虛擬陣列為均勻直線陣的MIMO陣列，先將其虛擬直線陣優(yōu)化為稀疏陣列，然后根據(jù)該稀疏陣列中剩余的陣元來配置匹配濾波器，達到減少MIMO陣列扇掃成像系統(tǒng)中的匹配濾波器個數(shù)并最終降低運算量的目的。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟:
[0005]I)設定M發(fā)N收的MMO陣列的參數(shù)，使得該MMO陣列可等效為由單個發(fā)射陣元和MN個接收陣元組成的虛擬線列陣；利用稀疏優(yōu)化算法對該MN元虛擬線列陣進行稀疏優(yōu)化；
[0006]2)利用步驟I)中的MMO陣列進行信號的發(fā)射與接收，根據(jù)經(jīng)過稀疏優(yōu)化的虛擬線列陣來移除對應的匹配濾波器，利用被保留下來的匹配濾波器對回波進行匹配濾波處理，并對匹配濾波輸出進行波束形成；最后，對所有的波束輸出進行強度提取，獲得二維扇掃圖；
[0007]所述的步驟I)中，M個發(fā)射陣元可同時發(fā)射相互獨立的信號，用M個發(fā)射信號的拷貝對N個接收陣元上的回波進行匹配濾波，總共獲得MN個匹配濾波輸出，可以等效為I發(fā)MN收的虛擬陣列，虛擬發(fā)射陣元位于坐標原點，虛擬接收陣元的坐標等于一對實際發(fā)射
與接收陣元坐標之和，用Xt表示虛擬發(fā)射陣元的坐標，表示某個虛擬接收陣元的坐標，其表達式為
【權利要求】
1.一種基于MIMO陣列和稀疏陣列的扇掃成像方法，其特征在于包括下述步驟: 1)設定M發(fā)N收的MMO陣列的參數(shù)，使得該MMO陣列可等效為由單個發(fā)射陣元和MN個接收陣元組成的虛擬線列陣；利用稀疏優(yōu)化算法對該MN元虛擬線列陣進行稀疏優(yōu)化； 2)利用MMO陣列進行信號的發(fā)射與接收，根據(jù)經(jīng)過稀疏優(yōu)化的虛擬線列陣來移除對應的匹配濾波器，利用被保留下來的匹配濾波器對回波進行匹配濾波處理，并對匹配濾波輸出進行波束形成；最后，對所有的波束輸出進行強度提取，獲得二維扇掃圖； 所述的步驟I)中，M個發(fā)射陣元可同時發(fā)射相互獨立的信號，用M個發(fā)射信號的拷貝對N個接收陣元上的回波進行匹配濾波，總共獲得MN個匹配濾波輸出，可以等效為I發(fā)MN收的虛擬陣列，虛擬發(fā)射陣元位于坐標原點，虛擬接收陣元的坐標等于一對實際發(fā)射與接收陣元坐標之和，用Xt表示虛擬發(fā)射陣元的坐標，x(n-l)N+n表示某個虛擬接收陣元的坐標，
其表達式為
【文檔編號】G01S15/89GK103454626SQ201310391072
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月31日 優(yōu)先權日:2013年8月31日
【發(fā)明者】孫超, 劉雄厚, 潘浩 申請人:西北工業(yè)大學