基于低秩稀疏表示算法的穿墙雷达成像方法研究

发布时间：2020-04-29 23:57

【摘要】：穿墙雷达利用电磁波探测墙后的场景和其他视觉不透明的材料,对复杂场景或者障碍物后的目标重构成像,通过自身封闭结构感知的能力在救援行动、反恐侦察等众多民用和军用方面得到了广泛的应用。然而,墙体的强电磁波返回,通常会影响目标的反射,使目标探测变得困难甚至不可能,这给室内场景的成像带来了极大的挑战。此外,复杂场景内的多重反射会产生多径虚像,使雷达信号从弱目标体返回时变得模糊。因此,本文在充分考虑墙体影响的情况下,在几种穿墙雷达成像方法的基础上,结合低秩表示算法对室内目标场景的成像提出了以下几个研究内容:首先介绍了穿墙雷达电磁波的传播模型,阐述了墙体、天线以及目标三者之间的关系,分析了电磁波经由发射天线与墙体、目标相互作用后返回到接收天线整个过程的传播路径,给出了三种穿墙雷达成像方法,并在其中一种算法的基础上估计成像区域网格的传播延时,并针对计算时延较为复杂的情况提出了一种墙体快速补偿算法。其次,在压缩感知理论框架的基础上,从传统的压缩感知成像方法出发,提出了几种杂波抑制方法对雷达回波信号进行处理,使用背景对消方法去除墙体影响后对目标场景成像,作为对比,针对墙体回波信号的低秩特性,结合目标信号的稀疏特性,对成像区域进行低秩稀疏成像。然后,依托gprMax仿真数据,结合实测数据来进一步提高目标成像的可靠性和参考性。最后,将实验场景建模为室内封闭环境,然后把墙体周围的天线设计为单发多收天线阵列形式,对室内多径传播过程进行分析,针对多径影响提出了一种基于压缩感知的多径虚像抑制方法。然后从分布式雷达信号处理过程出发,给出了分布式网络模型,在多径虚像抑制的基础上,结合低秩表示方法和分布式压缩感知方法实现目标成像。
【图文】：

城市建设 1.1 穿墙雷达部分实际应用领域抑制墙体杂波并形成室内目标要的。本文基于穿墙雷达成像[12-15]，通过对穿墙雷达回波信此墙壁反射的回波是具有低过程就可以建模为一个低秩和迭代估计低秩矩阵和稀疏向标的图像，使得在存在墙体强恢复，并结合实测数据与仿真为以下几个方面：偿。室内场景中墙体的存在，经过多次反射、折射或是透射候，尤其重要的就是墙体内部。对电磁波路径进行精确定位

墙雷达成像是一种新兴技术，由于其众多的民用和军用而引起了的研究兴趣[58-59]。在穿墙雷达成像中，墙壁后面的场景首先通过天，然后处理来自墙壁和目标的反射信号以形成图像。对于目标检测图像形成之前减轻由前壁电磁波返回引起的杂波，因此本章将在工作原理进行介绍的基础上分析墙体对电磁波传播时的影响。然验场景模型，对传统穿墙雷达成像时的传播时延进行计算，并提出补偿算法。墙雷达电磁波传播模型及工作原理前一章中我们了解到，穿墙雷达发射出的电磁波可以透过场景中的墙后的目标图像。然而，墙壁的遮挡会干扰到目标的反射信号，，从图像造成影响，因此需要对电磁波在墙体内部的传播方式进行研究线配置为收发一体模式，给出电磁波在墙壁内的传播模型。
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN957.52

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