浅埋目标高分辨透视成像雷达信号处理算法研究

发布时间：2017-04-29 17:08

  本文关键词：浅埋目标高分辨透视成像雷达信号处理算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：浅埋目标高分辨透视成像雷达(Surface Penetrating Radar,SPR)属探地雷达领域,主要用于对浅表层目标的高分辨成像探测,在雷达体制和成像处理算法上较探地雷达更为复杂。本文主要围绕浅埋目标成像雷达基本原理和信号处理关键问题开展了深入研究,主要工作包括:(1)介绍了探地雷达和浅埋目标高分辨透视成像雷达的研究背景,SPR所属的发展历史和研究现状。(2)研究了浅埋目标成像雷达的基本理论。根据麦克斯韦方程组推导电磁波在墙体内的传输特性;在传统雷达方程基础上,通过引入墙体损耗,仿真了回波功率,计算了回波信噪比;分析了频段、宽带、波形等因素对浅埋目标高分辨透视成像雷达探测深度和成像效果的影响;并讲解了该体制雷达的常用数据形式。(3)开展了浅埋目标高分辨透视成像雷达信号处理算法的研究。研究了步进频数据处理算法;研究了BP算法,推导了算法的理论模型,使用MATLAB仿真实现;重点研究了BP算法的自聚焦方法,引入遍历时间t,进行相位补偿;开展了杂波对消方法的研究,提出了SVD-PCA矩阵对消和布儒斯特角的处理方法;针对图像评估的问题,提出了自适应雷达信杂比评估标准。(4)设计并构建了基于矢量网络分析仪的浅埋目标高分辨透视成像雷达实验平台,开发了上位机控制软件和MATLAB GUI数据处理软件,验证了自聚焦BP成像算法和多种杂波抑制算法,得到了SVD-PCA结合的矩阵对消方法杂波抑制效果最优的结论。
【关键词】：浅埋目标高分辨透视成像雷达 频率步进 后向投影算法 自聚焦 杂波对消
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题的背景和意义10-11
• 1.2 探地雷达发展历史及现状11-14
• 1.2.1 探地雷达国外研究状况11-13
• 1.2.2 探地雷达国内现状13-14
• 1.3 浅表层穿透成像雷达现状14-18
• 1.3.1 NDR-4700概述14-15
• 1.3.2 NDR-4700成像结果15-18
• 1.4 本文研究内容及安排18-20
• 第2章 浅埋目标成像雷达基本理论20-34
• 2.1 电磁理论20-24
• 2.1.1 麦克斯韦方程组20-21
• 2.1.2 介质电磁参数21-22
• 2.1.3 电磁波在墙内的传输特性22-24
• 2.2 介质中目标回波功率计算24-27
• 2.2.1 雷达方程推导24-25
• 2.2.2 雷达方程仿真25-27
• 2.3 雷达参数27-30
• 2.3.1 工作频段27-28
• 2.3.2 工作带宽28-29
• 2.3.3 发射波形29
• 2.3.4 有效成像区域29-30
• 2.4 数据形式30-33
• 2.4.1 A-Scan波形30-31
• 2.4.2 B-Scan成像31-32
• 2.4.3 C-Scan剖面图32
• 2.4.4 三维数据成像32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 信号处理关键问题研究34-58
• 3.1 步进频信号处理34-35
• 3.2 BP成像算法35-45
• 3.2.1 BP算法原理36-38
• 3.2.2 探墙雷达BP成像仿真38-39
• 3.2.3 BP算法自聚焦成像处理39-45
• 3.3 杂波对消算法45-54
• 3.3.1 杂波分类46-48
• 3.3.2 空场景对消法48
• 3.3.3 平均值对消48
• 3.3.4 距离窗选通滤波48-49
• 3.3.5 F-K滤波49-50
• 3.3.6 FA杂波对消法50
• 3.3.7 SVD-PCA混合杂波去除法50-53
• 3.3.8 布儒斯特角降噪法53-54
• 3.4 图像评估方法54-57
• 3.4.1 传统评估方法54-55
• 3.4.2 自适应SCR评价标准55-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第4章 信号处理算法实验验证58-71
• 4.1 实验平台搭建58-60
• 4.2 数据分析60-63
• 4.2.1 CST数据成像60-62
• 4.2.2 实测数据成像62-63
• 4.3 自聚焦与单介质近似成像结果比较63-66
• 4.3.1 单介质近似法成像结果64-65
• 4.3.2 相位补偿法成像结果65-66
• 4.4 杂波对消方法成像结果66-70
• 4.4.1 均值法处理结果66-67
• 4.4.2 距离窗选通67-68
• 4.4.3 SVD-PCA68-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第5章 总结与展望71-73
• 参考文献73-76
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单76-77
• 致谢77

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