非均勻墻體下超寬帶穿墻雷達(dá)成像方法.pdf

1、超寬帶穿墻雷達(dá)是一種能夠探測(cè)到隱藏活動(dòng)目標(biāo)的新型雷達(dá)，在軍事、反恐以及救災(zāi)等領(lǐng)域都具有難以估量的應(yīng)用前景。它的這些應(yīng)用也引導(dǎo)著超寬帶穿墻雷達(dá)的不斷發(fā)展。隨著穿墻雷達(dá)成像技術(shù)的發(fā)展，墻體對(duì)成像的影響也逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)有研究大多數(shù)是將均勻墻視為背景環(huán)境的，當(dāng)成像背景環(huán)境為非均勻墻體時(shí)，電磁波在穿過(guò)這種復(fù)雜墻體的過(guò)程中，會(huì)和墻體內(nèi)部的非均勻介質(zhì)發(fā)生相互作用，導(dǎo)致回波中出現(xiàn)Floquet多徑虛假像和雜波噪聲等，從而使墻后目

2、標(biāo)難以識(shí)別，此時(shí)利用傳統(tǒng)的成像算法很難實(shí)現(xiàn)對(duì)墻后目標(biāo)的高分辨率成像。圍繞超寬帶穿墻雷達(dá)成像中墻體對(duì)目標(biāo)成像的影響，本文從以下三個(gè)方面進(jìn)行研究：
　　1.根據(jù)電磁波穿過(guò)非均勻墻體后復(fù)雜多變的特點(diǎn)，針對(duì)兩種不同的墻體分別進(jìn)行分析。首先分析周期結(jié)構(gòu)墻體下的電磁傳播特性，電磁波穿過(guò)這種周期結(jié)構(gòu)墻體發(fā)生的Floquet現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致墻體補(bǔ)償不準(zhǔn)確以及多徑虛假像的出現(xiàn)，通過(guò)建立三層等效均勻介質(zhì)模型解決墻體補(bǔ)償問(wèn)題，通過(guò)子孔徑雙層融合解決Floqu

3、et多徑問(wèn)題；然后針對(duì)非周期結(jié)構(gòu)墻體，根據(jù)電磁波穿過(guò)非周期結(jié)構(gòu)墻體后波形雜亂無(wú)規(guī)律的特點(diǎn)，建立自聚焦傳播模型。最后通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，非均勻墻后目標(biāo)的成像結(jié)果中雜波和虛假像嚴(yán)重且目標(biāo)旁瓣大，這對(duì)墻后目標(biāo)識(shí)別造成很大干擾。
　　2.針對(duì)非均勻墻體引起的隨機(jī)雜波以及在優(yōu)化過(guò)程中由于人工設(shè)置參數(shù)而導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題，提出一種基于交替迭代的TV約束下自適應(yīng)稀疏成像方法。該方法基于貝葉斯準(zhǔn)則，采用“Integrate-out”方法充分

4、利用目標(biāo)的先驗(yàn)信息實(shí)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)的無(wú)參數(shù)化，利用TV算子在去除雜波虛假像的同時(shí)保留擴(kuò)展目標(biāo)的邊緣輪廓信息，最后利用交替循環(huán)迭代法對(duì)待求解參數(shù)進(jìn)行交替循環(huán)優(yōu)化，直至收斂。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方法不僅可以對(duì)擴(kuò)展目標(biāo)進(jìn)行高分辨率成像，還可以有效消除非均勻墻體帶來(lái)的雜波。
　　3.TV約束下的稀疏成像方法在迭代過(guò)程中由于矩陣求逆會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算量較大，以及目標(biāo)函數(shù)非凸會(huì)導(dǎo)致結(jié)果不唯一，同時(shí)TV算子雖然能夠有效去除非周期結(jié)構(gòu)墻體帶來(lái)的隨機(jī)雜波，但