本技术涉及雷达信号处理，成像，特别是涉及一种双误差同步补偿的穿透雷达成像方法、装置、设备和介质。
背景技术：
1、穿透雷达因其电磁波的低频特性，可穿透木板、砖墙等材料，对墙后目标进行定位，并对墙后环境进行成像，因此被广泛应用。为同时获得较好的穿透性能与较高的分辨性能，通常选用低频超宽带多发多收(multiple input multiple output,mimo)雷达用于穿透成像，mimo雷达具有可重复性强、采样密集、安全可靠、操作灵活、经济性好等优势。对于密闭的建筑物空间，在建筑物外围呈圆周式布设mimo雷达，则可全面的获取建筑物内部结构和目标信息，极大提高对隐蔽空间的感知探测能力。
2、穿透雷达与传统雷达相比最大的特点是墙体的折射效应导致电磁波的传播路径不是简单的直线，而是与环境参数和天线位置相关的折线。因此在成像过程中涉及的环境参数误差和运动误差导致的天线定位误差都可能对成像效果产生非常严重的影响。为了使穿墙成像技术能适应各种复杂环境，通常需要考虑环境参数和雷达自身位置这两类参数对成像质量的影响并进行补偿。
3、然而，在现有技术中，都只能单独补偿雷达自身定位误差或环境参数估计误差。在实际应用中，环境参数和雷达自身位置误差通常同时存在，且二者互为耦合，共同影响回波历程和成像结果。如果只对其中一类误差进行补偿，不仅会造成环境参数或雷达位置参数的估计错误，而且成像结果也无法清晰准确地反映建筑物的内部信息。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够对雷达自身定位误差和环境参数估计误差进行同时补偿的双误差同步补偿的穿透雷达成像方法、装置、设备和介质。
2、一种双误差同步补偿的穿透雷达成像方法，所述方法包括：
3、获取待成像目标的雷达回波数据，并根据所述雷达回波数据生成对应的一维距离像；
4、基于所述一维距离像提取墙体前沿直达波的回波历程以及墙体后沿直达波的回波历程，并计算两者的历程时沿差值；
5、将穿透雷达的天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数作为未知参数，基于所述天线布设半径构建表示所述穿透雷达实际位置的位置模型，同时，基于所述历程时沿差值与环境参数之间的关系，构建包含所述天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数之间的测量模型，将所述位置模型和测量模型进行联立后得到待求解模型；
6、根据所述未知参数的预设初始值以及高斯-牛顿算法对所述待求解模型进行求解，得到各所述未知参数的估计值；
7、根据天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数的估计值分别对定位误差以及折射效应进行补偿后，得到所述目标的成像结果。
8、在其中一实施例中，所述穿透雷达采用mimo雷达。
9、在其中一实施例中，所述位置模型表示为：
10、
11、在上式中，θtm和θrn分别表示第m个发射天线和第n个接收天线的圆周角，xtm，ytm和xrn，yrn分别表示第m个发射天线和第n个接收天线的坐标，rc表示所述穿透雷达的天线布设半径。
12、在其中一实施例中，所述测量模型表示为：
13、
14、在上式中，c表示光速，lmn表示收发天线之间的距离，表示收发天线相对于墙体的倾斜角，rm表示第m个发射天线到墙体之间的垂直距离，d表示所述墙体厚度，εr表示所述墙体介电常数，表示收发天线相对于墙体的倾斜角，td(m,n)表示所述历程时沿差值。
15、在其中一实施例中，所述根据所述未知参数的预设初始值以及高斯-牛顿算法对所述待求解模型进行求解包括：
16、将对所述待求解模型中各所述未知参数进行求解的估计问题转化为最小二乘问题后，通过采用高斯-牛顿算法基于各所述未知参数的预设初始值进行优化得到求解结果。
17、在其中一实施例中，在对所述待求解模型进行求解之前，还将噪声分别引入至所述待求解模型中。
18、本技术还提供了一种双误差同步补偿的穿透雷达成像装置，所述装置包括：
19、一维距离像生成模块，用于获取待成像目标的雷达回波数据，并根据所述雷达回波数据生成对应的一维距离像；
20、历程时沿差值计算模块，用于基于所述一维距离像提取墙体前沿直达波的回波历程以及墙体后沿直达波的回波历程，并计算两者的历程时沿差值；
21、求解模型构建模块，将所述穿透雷达的天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数作为未知参数，基于所述天线布设半径构建表示所述穿透雷达实际位置的位置模型，同时，基于所述历程时沿差值与环境参数之间的关系，构建包含所述天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数之间的测量模型，将所述位置模型和测量模型进行联立后得到待求解模型；
22、未知参数求解模块，用于根据所述未知参数的预设初始值以及高斯-牛顿算法对所述待求解模型进行求解，得到各所述未知参数的估计值；
23、误差补偿成像模块，用于根据天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数的估计值分别对定位误差以及折射效应进行补偿后，得到所述目标的成像结果。
24、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
25、获取待成像目标的雷达回波数据，并根据所述雷达回波数据生成对应的一维距离像；
26、基于所述一维距离像提取墙体前沿直达波的回波历程以及墙体后沿直达波的回波历程，并计算两者的历程时沿差值；
27、将穿透雷达的天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数作为未知参数，基于所述天线布设半径构建表示所述穿透雷达实际位置的位置模型，同时，基于所述历程时沿差值与环境参数之间的关系，构建包含所述天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数之间的测量模型，将所述位置模型和测量模型进行联立后得到待求解模型；
28、根据所述未知参数的预设初始值以及高斯-牛顿算法对所述待求解模型进行求解，得到各所述未知参数的估计值；
29、根据天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数的估计值分别对定位误差以及折射效应进行补偿后，得到所述目标的成像结果。
30、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
31、获取待成像目标的雷达回波数据，并根据所述雷达回波数据生成对应的一维距离像；
32、基于所述一维距离像提取墙体前沿直达波的回波历程以及墙体后沿直达波的回波历程，并计算两者的历程时沿差值；
33、将穿透雷达的天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数作为未知参数，基于所述天线布设半径构建表示所述穿透雷达实际位置的位置模型，同时，基于所述历程时沿差值与环境参数之间的关系，构建包含所述天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数之间的测量模型，将所述位置模型和测量模型进行联立后得到待求解模型；
34、根据所述未知参数的预设初始值以及高斯-牛顿算法对所述待求解模型进行求解，得到各所述未知参数的估计值；
35、根据天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数的估计值分别对定位误差以及折射效应进行补偿后，得到所述目标的成像结果。
36、上述双误差同步补偿的穿透雷达成像方法、装置、设备和介质，通过基于目标雷达回波数据生成的一维距离像，提取墙体前/后沿直达波的回波历程，并计算两者的历程时沿差值，接着基于待求解参数天线布设半径构建表示穿透雷达实际位置的位置模型，同时，基于历程时沿差值与环境参数之间的关系，构建包含待求解参数天线布设半径、墙体厚度以及墙体介电常数之间的测量模型，并通过采用高斯-牛顿算法对位置模型以及测量模型进行求解，根据求解得到的参数天线布设半径估计值、墙体厚度以及墙体介电常数估计值分别对雷达位置以及环境参数进行误差补偿后，再对目标进行成像。采用本方法得到的目标成像结果可以清晰准确地反应目标信息或墙内信息。
1.一种双误差同步补偿的穿透雷达成像方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的穿透雷达成像方法，其特征在于，所述穿透雷达采用mimo雷达。
3.根据权利要求1所述的穿透雷达成像方法，其特征在于，所述位置模型表示为：
4.根据权利要求1所述的穿透雷达成像方法，其特征在于，所述测量模型表示为：
5.根据权利要求1所述的穿透雷达成像方法，其特征在于，所述根据所述未知参数的预设初始值以及高斯-牛顿算法对所述待求解模型进行求解包括：
6.根据权利要求5所述的穿透雷达成像方法，其特征在于，在对所述待求解模型进行求解之前，还将噪声分别引入至所述待求解模型中。
7.一种双误差同步补偿的穿透雷达成像装置，其特征在于，所述装置包括：
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
