压缩感知在穿墙雷达成像中的应用
发布时间：2020-12-11 10:48
穿墙雷达成像（Through-the-wall Radar Imaging,TWRI）是近年来研究的热点,它能对障碍物后方的区域进行定位与成像,因此广泛地应用于城市反恐、灾后救援和生命特征提取。高分辨率是雷达成像一个重要的指标,一般通过两个方法来实现:一是增大发射信号的带宽,二是增加天线孔径。传统的相干成像算法会造成海量数据,增加运算成本。将压缩感知（Compressive Sensing,CS）应用于雷达成像成为了一种新型的成像技术,其利用场景的稀疏性,通过少量的采样数据得到高分辨率图像。本文基于CS理论,对穿墙雷达成像展开了以下三个方面的研究:（1）在雷达成像和压缩感知理论的基础上,建立起目标回波信号,实现稀疏采样模型,以正交匹配追踪算法（Orthogonal Matching Pursuit,OMP）、贝叶斯压缩感知（Bayesian Compressive Sensing,BCS）和总变分（Total Variation,TV）算法为例,分析基于CS成像的重构过程。与传统的相干成像算法相比,基于CS的雷达成像方法减少了计算量,得到的图像旁瓣杂波少、分辨率高。仿真实验从成像质量和...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
穿墙雷达样机
4图 1.3 高分三号的首批影像[17]中，通常使用超宽带发射信号[2-4,7,8]，主要有以下两个原因：电透性，其丰富的低频分量可以有效的穿透墙体，将目标和障碍墙雷达系统的工作频率一般在200MHz-3GHz。另外，超宽带信。如今，应用于穿墙探测与成像的波形主要有窄脉冲信号、步是从分辨率、多普勒分辨率与模糊函数方面考虑而设计的[8]。墙雷达模型图。与雷达成像一样，是一个逆问题[19-21]。通过分析射体在场景中的分布信息。成像问题具有非线性性和欠定性（il对成像算法进行优化与开发是成像机制研究中重要的一步。ll 方程出发，散射场是一个关于感应电流、格林函数与总场的积性，直接求解难度大，通常在求解过程中对其做近似，主要有非线性方法[28-30]。线性方法最常用的是 Born 近似（BornApprox
图 1.4 穿墙雷达模型图前提是目标为弱散射体，即目标的对比度接近场景的介电常数于该位置处的入射场。线性近似方法可以重构目标的位置和体的介电常数和电导率，有一定的局限性。在实际应用中，近似方法失效。近年来，非线性算法不断被开发出。非线性个价值函数是采集到的散射信号与数值计算做差值，此时成过拟牛顿法（Quasi-NewtonMethos）、共轭梯度法（Conjugate求解。非线性方法是一个不断迭代的优化过程，运算成本比演方法（Contrast Source Inversion, CSI）[28]和子空间优化方od, SOM）[32]。有欠定性，这是由于成像系统中有限的观测数据和物理参数场景的观测角度有限，但是人们对于场景信息的详细程度是的间隔进行采样。这种采样方式会导致系统矩阵中列向量之
【参考文献】：
期刊论文
[1]组合字典下超宽带穿墙雷达自适应稀疏成像方法[J]. 晋良念,申文婷,钱玉彬,欧阳缮. 电子与信息学报. 2016(05)
[2]超宽带穿墙雷达偏离网格目标稀疏成像方法[J]. 晋良念,钱玉彬,刘庆华,欧阳缮. 仪器仪表学报. 2015(04)
[3]基于超宽带穿墙雷达的目标边界估计算法[J]. 吴世有,丁一鹏,陈超,徐艳云,方广有,阴和俊. 电子与信息学报. 2012(06)
[4]国产TDR-6000穿墙探测雷达[J]. 裴可琦. 兵器知识. 2010(11)
博士论文
[1]穿墙雷达成像处理技术研究[D]. 陈曦.中国科学技术大学 2015
[2]超宽带穿墙雷达成像算法研究[D]. 王芳芳.南京邮电大学 2012
硕士论文
[1]基于组稀疏压缩感知的穿墙雷达成像研究[D]. 蔡杰松.南京理工大学 2017
[2]基于稀疏约束的电磁场逆成像算法研究[D]. 莫仲念.南昌大学 2016
本文编号：2910401
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
穿墙雷达样机
4图 1.3 高分三号的首批影像[17]中，通常使用超宽带发射信号[2-4,7,8]，主要有以下两个原因：电透性，其丰富的低频分量可以有效的穿透墙体，将目标和障碍墙雷达系统的工作频率一般在200MHz-3GHz。另外，超宽带信。如今，应用于穿墙探测与成像的波形主要有窄脉冲信号、步是从分辨率、多普勒分辨率与模糊函数方面考虑而设计的[8]。墙雷达模型图。与雷达成像一样，是一个逆问题[19-21]。通过分析射体在场景中的分布信息。成像问题具有非线性性和欠定性（il对成像算法进行优化与开发是成像机制研究中重要的一步。ll 方程出发，散射场是一个关于感应电流、格林函数与总场的积性，直接求解难度大，通常在求解过程中对其做近似，主要有非线性方法[28-30]。线性方法最常用的是 Born 近似（BornApprox
图 1.4 穿墙雷达模型图前提是目标为弱散射体，即目标的对比度接近场景的介电常数于该位置处的入射场。线性近似方法可以重构目标的位置和体的介电常数和电导率，有一定的局限性。在实际应用中，近似方法失效。近年来，非线性算法不断被开发出。非线性个价值函数是采集到的散射信号与数值计算做差值，此时成过拟牛顿法（Quasi-NewtonMethos）、共轭梯度法（Conjugate求解。非线性方法是一个不断迭代的优化过程，运算成本比演方法（Contrast Source Inversion, CSI）[28]和子空间优化方od, SOM）[32]。有欠定性，这是由于成像系统中有限的观测数据和物理参数场景的观测角度有限，但是人们对于场景信息的详细程度是的间隔进行采样。这种采样方式会导致系统矩阵中列向量之
【参考文献】：
期刊论文
[1]组合字典下超宽带穿墙雷达自适应稀疏成像方法[J]. 晋良念,申文婷,钱玉彬,欧阳缮. 电子与信息学报. 2016(05)
[2]超宽带穿墙雷达偏离网格目标稀疏成像方法[J]. 晋良念,钱玉彬,刘庆华,欧阳缮. 仪器仪表学报. 2015(04)
[3]基于超宽带穿墙雷达的目标边界估计算法[J]. 吴世有,丁一鹏,陈超,徐艳云,方广有,阴和俊. 电子与信息学报. 2012(06)
[4]国产TDR-6000穿墙探测雷达[J]. 裴可琦. 兵器知识. 2010(11)
博士论文
[1]穿墙雷达成像处理技术研究[D]. 陈曦.中国科学技术大学 2015
[2]超宽带穿墙雷达成像算法研究[D]. 王芳芳.南京邮电大学 2012
硕士论文
[1]基于组稀疏压缩感知的穿墙雷达成像研究[D]. 蔡杰松.南京理工大学 2017
[2]基于稀疏约束的电磁场逆成像算法研究[D]. 莫仲念.南昌大学 2016
本文编号：2910401
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