基于块稀疏变分贝叶斯的雷达成像方法研究
发布时间：2021-06-29 17:00
雷达成像的分辨率由信号的带宽和相干积累角大小决定,但是提高信号的带宽和增加目标观测时间不容易实现。多雷达数据融合成为提高成像分辨率的有效手段,通过信号重构算法估计目标散射中心模型参数,恢复部分频带和视角的雷达回波数据来获得高分辨的图像。本文针对块稀疏变分贝叶斯在雷达成像中的应用展开研究,首先分析成像的原理,对多雷达回波数据进行稀疏表示,重构空白频段和方位角的数据,提高成像分辨率。之后用本方法对方位数据缺失的机动目标实现高质量成像,完成的主要工作如下:（1）研究了电磁散射和成像的关系,分析了高频区目标散射中心理论,对雷达成像的原理进行介绍,简述压缩感知的理论。（2）研究了基于块稀疏变分贝叶斯的多雷达数据融合成像,对同视角多频段雷达回波构造一维稀疏表示矩阵,重构出空白段的频率数据,在距离向提高成像分辨率,并验证了算法的抗噪声性能。对多视角多频段雷达回波构造二维稀疏表示矩阵,重构出空白段的频率和方位数据,在距离向和方位向提高成像分辨率。（3）研究了基于块稀疏变分贝叶斯的机动目标成像,针对目标平动造成的误差,分析了距离对准和相位补偿方法,并通过仿真验证了运动补偿方法的准确性。针对机动目标成像,...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单站ISAR成像
?（２．２．１８）??假设丨ＳＡＲ发射线性调频信号，获得了短观测时间内的目标回波，且经过距离对准??和相位补偿后等效为转台模型如图２．２所示，具体的平动补偿技术会在后面章节进行介??绍。在观测时间内，目标相对于雷达的瞬时姿态角为外？），其中为慢时间，７：??表示总观测时间。假设目标与雷达的距离远大于目标尺寸，目标上散射点ＭＡＷ到雷达??的近似瞬时距离为１２４］：??Ｒ（ｔ）?？?Ｒ｛］?＋?ｊｃ－ｓｉｎ＾（？）?＋?＾?（２．２．１９）??其中０（／）＝祕，《为旋转角速度。??ｋｙ?ｔｖ??Ｐ（ｘ，ｙ）?＇Ｎ??———??ｒａｄａｒ??图２．２目标转动模型??线性调频信号的表达式如下：??「纠「「卜ＶＩ?，?、??６（ｒ）?＝?ｒｅｅｌ?—?－ｅｘｐ?ｊ２ｎ?ｆｃＴ?＋?—?ｒ￣?（２．２．２０）??Ｌ?ｖ?２?）．??其中ｒ表示快时间，７；表示脉冲持续时间，．／：为载频，／为调频率，经过双程延时＾??后的回波信号为：??Ｌ?＾?Ｊ?Ｌ７；Ｊ?Ｌ?Ａ」（２．２．２１）??Ｊ?．「２＿丫１??■ｅｘｐ＜ｊ７ｒ／?Ｔ￣—＾￣?ｒ??其中《（／）为散射屮心的散射强度系数，Ａ?＝?．／；／ｃ为波长，ｃ为光速。对回波进行距离向??匹配滤波可得：??ＩＩ??
接下介绍极坐标格式重排方法，主要思想是重排频率数据并通过傅Ｍ叶变换得到图??像。通常认为散射场数据在频率－角度域以等间距矩形形式排布，但是它在域是以??极坐标形式分布的，如图２．３所示，其中黑点为原始数据，白点为重排数据。从公式??（２．２．２７）可以看出，＜和；ｃ存在傅里叶关系，Ａ：，．和ｙ存在傅里叶关系。傅里叶变换要??求数据为等间隔的矩形格式，因此必须把数据由极坐标格式变为笛卡尔坐标格式，这个??过程就叫极坐标格式重排。为了使重排过程中误差最小，需要用到一些插值方法，如最??近邻插值、双线性插值等。??Ｕ，???＾Ｑ…＂ＣＪ）—■〇—＾—??—＃—＃?ｉ?＼—４?＼—ｉ?＞—（ｊ）—?？???０－－ｃ！）—ｃ！）…??图２．３数据格式重排示意图??最近邻插值的过程如图２．４所示，其中１、２、３和４为待插值的点，分别用ｇ｜、ｇ２、??ｇ，和＆表示，黑点为己知的数据其值为《，１、２、３和４点到已知点的距离为ｒ，、ｒ２、ｒ，??和ｑ，插值的公式如下：??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压缩感知的ISAR高分辨成像算法[J]. 李少东,杨军,马晓岩. 通信学报. 2013(09)
[2]压缩感知机动目标ISAR成像新方法[J]. 陈春利,谢红梅,彭进业,王志成,王保平. 红外与激光工程. 2013(08)
[3]基于稀疏表示和时频变换的ISAR成像算法[J]. 王保平,孙超,郭俊杰. 计算机科学. 2013(01)
博士论文
[1]基于稀疏贝叶斯重构方法的雷达成像技术研究[D]. 苏伍各.国防科学技术大学 2015
[2]基于压缩感知的多维度雷达成像方法研究[D]. 邱伟.国防科学技术大学 2014
[3]基于压缩感知的高分辨雷达成像方法研究[D]. 胡磊.国防科学技术大学 2013
[4]高分辨SAR/ISAR成像及误差补偿技术研究[D]. 张磊.西安电子科技大学 2012
[5]空天目标逆合成孔径雷达成像新方法研究[D]. 白雪茹.西安电子科技大学 2011
[6]基于信号稀疏表示的ISAR目标特性增强技术[D]. 叶钒.国防科学技术大学 2011
[7]复杂运动目标高分辨雷达成像技术研究[D]. 胡杰民.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]基于快速稀疏贝叶斯学习算法的雷达数据融合技术研究[D]. 何邦昱.南京理工大学 2014
[2]雷达成像的电磁仿真研究[D]. 张利军.西安电子科技大学 2008
本文编号：3256807
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单站ISAR成像
?（２．２．１８）??假设丨ＳＡＲ发射线性调频信号，获得了短观测时间内的目标回波，且经过距离对准??和相位补偿后等效为转台模型如图２．２所示，具体的平动补偿技术会在后面章节进行介??绍。在观测时间内，目标相对于雷达的瞬时姿态角为外？），其中为慢时间，７：??表示总观测时间。假设目标与雷达的距离远大于目标尺寸，目标上散射点ＭＡＷ到雷达??的近似瞬时距离为１２４］：??Ｒ（ｔ）?？?Ｒ｛］?＋?ｊｃ－ｓｉｎ＾（？）?＋?＾?（２．２．１９）??其中０（／）＝祕，《为旋转角速度。??ｋｙ?ｔｖ??Ｐ（ｘ，ｙ）?＇Ｎ??———??ｒａｄａｒ??图２．２目标转动模型??线性调频信号的表达式如下：??「纠「「卜ＶＩ?，?、??６（ｒ）?＝?ｒｅｅｌ?—?－ｅｘｐ?ｊ２ｎ?ｆｃＴ?＋?—?ｒ￣?（２．２．２０）??Ｌ?ｖ?２?）．??其中ｒ表示快时间，７；表示脉冲持续时间，．／：为载频，／为调频率，经过双程延时＾??后的回波信号为：??Ｌ?＾?Ｊ?Ｌ７；Ｊ?Ｌ?Ａ」（２．２．２１）??Ｊ?．「２＿丫１??■ｅｘｐ＜ｊ７ｒ／?Ｔ￣—＾￣?ｒ??其中《（／）为散射屮心的散射强度系数，Ａ?＝?．／；／ｃ为波长，ｃ为光速。对回波进行距离向??匹配滤波可得：??ＩＩ??
接下介绍极坐标格式重排方法，主要思想是重排频率数据并通过傅Ｍ叶变换得到图??像。通常认为散射场数据在频率－角度域以等间距矩形形式排布，但是它在域是以??极坐标形式分布的，如图２．３所示，其中黑点为原始数据，白点为重排数据。从公式??（２．２．２７）可以看出，＜和；ｃ存在傅里叶关系，Ａ：，．和ｙ存在傅里叶关系。傅里叶变换要??求数据为等间隔的矩形格式，因此必须把数据由极坐标格式变为笛卡尔坐标格式，这个??过程就叫极坐标格式重排。为了使重排过程中误差最小，需要用到一些插值方法，如最??近邻插值、双线性插值等。??Ｕ，???＾Ｑ…＂ＣＪ）—■〇—＾—??—＃—＃?ｉ?＼—４?＼—ｉ?＞—（ｊ）—?？???０－－ｃ！）—ｃ！）…??图２．３数据格式重排示意图??最近邻插值的过程如图２．４所示，其中１、２、３和４为待插值的点，分别用ｇ｜、ｇ２、??ｇ，和＆表示，黑点为己知的数据其值为《，１、２、３和４点到已知点的距离为ｒ，、ｒ２、ｒ，??和ｑ，插值的公式如下：??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压缩感知的ISAR高分辨成像算法[J]. 李少东,杨军,马晓岩. 通信学报. 2013(09)
[2]压缩感知机动目标ISAR成像新方法[J]. 陈春利,谢红梅,彭进业,王志成,王保平. 红外与激光工程. 2013(08)
[3]基于稀疏表示和时频变换的ISAR成像算法[J]. 王保平,孙超,郭俊杰. 计算机科学. 2013(01)
博士论文
[1]基于稀疏贝叶斯重构方法的雷达成像技术研究[D]. 苏伍各.国防科学技术大学 2015
[2]基于压缩感知的多维度雷达成像方法研究[D]. 邱伟.国防科学技术大学 2014
[3]基于压缩感知的高分辨雷达成像方法研究[D]. 胡磊.国防科学技术大学 2013
[4]高分辨SAR/ISAR成像及误差补偿技术研究[D]. 张磊.西安电子科技大学 2012
[5]空天目标逆合成孔径雷达成像新方法研究[D]. 白雪茹.西安电子科技大学 2011
[6]基于信号稀疏表示的ISAR目标特性增强技术[D]. 叶钒.国防科学技术大学 2011
[7]复杂运动目标高分辨雷达成像技术研究[D]. 胡杰民.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]基于快速稀疏贝叶斯学习算法的雷达数据融合技术研究[D]. 何邦昱.南京理工大学 2014
[2]雷达成像的电磁仿真研究[D]. 张利军.西安电子科技大学 2008
本文编号：3256807
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