动目标微波凝视关联成像中稀疏重构技术研究

发布时间：2017-05-02 02:05

  本文关键词：动目标微波凝视关联成像中稀疏重构技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了更好地从回波中提取出目标信息,提高雷达成像分辨率是最主要的途径之一。基于时空两维随机辐射场的微波凝视关联成像方法能够在方位向上获得超越孔径衍射极限的分辨率,动目标微波凝视关联成像是一种新的获取动目标超分辨特性的成像方法,但是静止目标的关联处理方法不适用于运动目标。在地基雷达的空中凝视照射区域,运动目标往往具有稀疏分布特性,本文正是利用该稀疏先验信息,重点开展以微波凝视关联成像理论为基础的运动目标稀疏重构技术研究。 论文首先分析了目标运动对微波凝视关联成像的影响。在静止目标成像模型的基础上,从成像物理过程出发,建立了动目标微波凝视关联成像模型,并结合目标稀疏分布特性,将正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit, OMP)、稀疏贝叶斯学习(Sparse Bayesian Learning, SBL)和欠定系统局域解法(Focal Underdetermined System Solver, FOCUSS)等经典的稀疏重构算法应用于动目标微波凝视关联成像系统,仿真分析了目标运动对经典稀疏重构算法在微波凝视关联成像中的应用所带来的影响。 其次,研究了动目标微波凝视关联稀疏成像算法。在动目标的成像场景中,若不考虑目标运动的影响将导致经典的稀疏重构算法失效,为此,论文提出了两种动目标微波凝视关联稀疏成像算法：(1)针对随机跳频体制,利用发射信号随机跳变的特点进行速度预估计,对辐射场矩阵进行运动补偿,然后关联处理得到目标像；(2)从贝叶斯最大后验角度出发,对经典SBL算法进行修改,迭代估计得到动目标像以及运动速度,并仿真验证了所提算法可同时获得精确的速度估计值和高分辨率图像。 最后,研究了动目标微波凝视关联成像中的网格失配(Off-Grid)问题。在将压缩感知理论应用于微波凝视关联成像时,无论网格划分的如何细致,都会存在网格失配问题。针对该问题,本文提出了两种解决方法：(1)在随机跳频体制下,先由其速度预估计方法进行运动补偿,再利用网格点位置和网格偏差具有相同稀疏结构的特性,对经典OMP算法进行修改,校正网格失配偏差；(2)将动目标成像问题转化为连续参数估计问题,利用目标稀疏先验信息,设计优化函数,直接求解散射点位置,避免了经典稀疏重构算法对网格的依赖性,而且仿真结果显示当存在Off-Grid误差时,该方法获得了较好的稀疏反演结果。
【关键词】：运动目标 微波凝视关联成像 稀疏重构 压缩感知 网格失配
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 研究背景和意义10-12
• 1.2 微波凝视关联成像技术12-16
• 1.2.1 微波凝视关联成像发展现状12-13
• 1.2.2 微波凝视关联成像基本原理13-16
• 1.3 压缩感知理论与稀疏重构技术16-20
• 1.3.1 压缩感知基本理论16-18
• 1.3.2 常用稀疏重构算法18-20
• 1.4 论文的主要工作内容与章节安排20-24
• 第2章 动目标微波凝视关联成像建模及分析24-34
• 2.1 概述24
• 2.2 运动目标的微波凝视关联成像过程建模24-30
• 2.2.1 入射场建模25-26
• 2.2.2 散射场建模26-28
• 2.2.3 接收回波建模28-30
• 2.3 目标运动情况下微波凝视关联稀疏成像误差分析30-34
• 第3章 动目标微波凝视关联稀疏成像算法研究34-48
• 3.1 概述34
• 3.2 随机跳频体制下动目标微波凝视关联成像方法研究34-40
• 3.2.1 随机跳频体制下的时空两维随机辐射场的构造34-36
• 3.2.2 随机跳频体制下的速度预估计方法36-38
• 3.2.3 基于速度预估计的动目标微波凝视关联成像方法38-39
• 3.2.4 仿真分析39-40
• 3.3 基于SBL的动目标微波凝视关联成像方法研究40-48
• 3.3.1 稀疏贝叶斯模型40-42
• 3.3.2 稀疏贝叶斯推理42-44
• 3.3.3 SRA-SBL算法44
• 3.3.4 仿真分析44-48
• 第4章 动目标微波凝视关联稀疏成像中网格失配问题研究48-62
• 4.1 概述48-49
• 4.2 动目标微波凝视关联成像中网格失配问题分析49-52
• 4.3 随机跳频体制下的基于OMP的动目标微波凝视关联成像方法52-56
• 4.3.1 求解模型52-53
• 4.3.2 算法流程53-55
• 4.3.3 仿真分析55-56
• 4.4 基于参数化字典学习的动目标微波凝视关联成像方法56-62
• 4.4.1 求解模型57-58
• 4.4.2 算法流程58-60
• 4.4.3 仿真分析60-62
• 第5章 结束语62-64
• 5.1 论文工作总结62-63
• 5.2 后续工作展望63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 焦李成;杨淑媛;刘芳;侯彪;;压缩感知回顾与展望[J];电子学报;2011年07期

2 韩申生;;强度关联遥感成像技术[J];航天返回与遥感;2011年05期

3 方红;杨海蓉;;贪婪算法与压缩感知理论[J];自动化学报;2011年12期

4 龙腾;频率步进雷达信号的多普勒性能分析[J];现代雷达;1996年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 徐浩;基于空间谱理论和时空两维随机辐射场的雷达成像研究[D];中国科学技术大学;2011年

2 何学智;微波凝视关联成像的信息处理方法与仿真[D];中国科学技术大学;2013年

  本文关键词：动目标微波凝视关联成像中稀疏重构技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：340055