基于稀疏觀測(cè)的穿墻雷達(dá)成像方法研究.pdf

1、超寬帶穿墻雷達(dá)能對(duì)墻體等非金屬障礙物后的物體進(jìn)行探測(cè)與識(shí)別,其在反恐、救援、防爆等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,具有巨大的研究?jī)r(jià)值。在傳統(tǒng)的穿墻雷達(dá)成像中,接收天線對(duì)回波信號(hào)的采樣基于奈奎斯特采樣定理,而穿墻雷達(dá)成像要實(shí)現(xiàn)距離向的高分辨率需要發(fā)射超寬帶信號(hào),這就使得穿墻雷達(dá)成像系統(tǒng)在信號(hào)采集時(shí)對(duì)AD采樣率的要求很高,并且高速的信號(hào)采集對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備容量需求也很大。在穿墻雷達(dá)成像中,目標(biāo)往往只占整個(gè)觀測(cè)區(qū)域很小的一部分,即目標(biāo)相對(duì)于整個(gè)觀測(cè)區(qū)域來(lái)說(shuō)是稀疏的,

2、根據(jù)壓縮感知(CS)理論,該特點(diǎn)滿足應(yīng)用壓縮感知的前提,本文正是基于此展開(kāi)的,研究基于稀疏觀測(cè)的穿墻雷達(dá)成像方法,目的是降低穿墻雷達(dá)成像系統(tǒng)中接收天線對(duì)回波信號(hào)的采樣率,并能保證從較少的測(cè)量值中實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)區(qū)域的成像。
　　本文的主要工作如下:
　　1、介紹了穿墻雷達(dá)模型和壓縮感知基本理論,并在此基礎(chǔ)上介紹了基于稀疏觀測(cè)的穿墻雷達(dá)成像方法,給出了兩種稀疏觀測(cè)的穿墻雷達(dá)成像方法:CS_BP成像方法和聯(lián)合CS成像方法,并將這種方法

3、與傳統(tǒng)成像方法作了對(duì)比;
　　2、針對(duì)稀疏觀測(cè)結(jié)構(gòu)中傳統(tǒng)切削序列的功率譜與回波信號(hào)的功率譜不匹配導(dǎo)致低速采樣前信號(hào)的信噪比偏低而影響成像效果的問(wèn)題,本文從最大化低速采樣前的平均信噪比入手,提出了用匹配序列作為切削序列代替?zhèn)鹘y(tǒng)的服從伯努利分布的±1序列,并基于游程長(zhǎng)度受限的(RLL)馬爾科夫序列給出了一種匹配切削序列的設(shè)計(jì)方案。仿真結(jié)果表明,使用匹配切削序列的成像結(jié)果優(yōu)于傳統(tǒng)切削序列;
　　3、l1范數(shù)最優(yōu)化模型與l0范數(shù)最優(yōu)

4、化模型的解之間存在誤差,降低了成像效果。針對(duì)此問(wèn)題,本文提出了一種基于加權(quán)l(xiāng)1范數(shù)的稀疏觀測(cè)穿墻雷達(dá)成像方法。該方法對(duì)目標(biāo)函數(shù)中的待求解的系數(shù)進(jìn)行加權(quán),拉近大系數(shù)和小系數(shù)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的貢獻(xiàn),從而使l1范數(shù)最優(yōu)化模型的解更加逼近l0范數(shù)最優(yōu)化模型的解。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提方法的有效性;
　　4、由于實(shí)際中的目標(biāo)往往都是擴(kuò)展目標(biāo),其回波信號(hào)具有塊稀疏的特點(diǎn),如果成像算法不考慮回波信號(hào)的這一特點(diǎn)對(duì)場(chǎng)景成像的影響,將導(dǎo)致目標(biāo)雜波比小,成像效果