微波探墙成像中的杂波抑制算法研究

发布时间：2017-08-23 13:28

  本文关键词：微波探墙成像中的杂波抑制算法研究

  更多相关文章： 透视成像SAR 耦合杂波对消 参数估计 杂波抑制性能

【摘要】：合成孔径小目标透视成像雷达(Penetrating SAR)是近年来兴起的一种新体制雷达,这种雷达不仅可以获得高距离向和方位向分辨率,还具有良好的穿透能力,因此可探测埋藏于非金属(包括水泥墙、刨花板等)介质中的浅表层小目标并对小目标进行探测和成像。然而,在合成孔径小目标透视成像雷达应用的过程中,由于目标与雷达距离短,雷达发射天线和接收天线的直接耦合波及接收到的介质表面反射波与有效目标回波在时域上无法有效的分离;同时,介质表面反射波和收发天线直接耦合波这两类耦合杂波的强度远远大于目标回波,极大的影响了雷达对目标的探测和成像,因此如何有效抑制耦合杂波就成为改善透视成像雷达系统性能至关重要的因素。本文针对合成孔径小目标透视成像雷达特点,分别提出了适用于单对天线体制和天线阵体制的杂波对消方法。主要内容如下:1.根据单天线和天线阵小目标透视成像雷达的不同工作机制及扫描方式建立了两种体制下雷达的接收信号模型,并对小目标透视成像雷达的两类主要耦合杂波:收发天线直接耦合波和介质表面反射波建立电磁模型。2.针对单对天线体制小目标透视成像雷达的两类耦合杂波,基于基本的参数估计杂波对消方法:空场景对消法和均值对消法,提出了两种适用于探测粗糙表面介质的改进杂波对消方法:区域均值对消法和预存直耦波对消法,并详细阐述了上述杂波对消方法的原理和算法流程。仿真和实际实验结果证明这几种方法均能有效抑制单天线体制小目标透视成像雷达的耦合杂波并且不同程度的改善成像效果,提升系统性能。3.针对天线阵体制小目标透视成像雷达的两类耦合杂波,基于天线阵体制和单对天线体制雷达的差异性,本文提出了适用于天线阵体制下的几种改进参数估计杂波对消方法,包括:空场景对消法、扫描线均值对消法、区域扫描线均值对消法和预存直耦波对消法,并详细阐述了上述杂波对消方法的原理和算法流程。实际天线阵雷达系统实际探测结果表明这几种方法均能有效抑制耦合杂波,大幅度改善探测成像效果和系统性能。4.对单对天线和天线阵体制小目标透视成像雷达适用的不同杂波抑制处理方法的计算复杂度及杂波抑制效果进行了定量分析,阐述了应用不同杂波抑制方法时可能造成雷达探测结果图像中非目标区域出现杂波残余的原因,并对各杂波抑制算法的适用前提和优劣势进行总结比较,为算法择优提供依据。
【关键词】：透视成像SAR 耦合杂波对消 参数估计 杂波抑制性能
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 超宽带合成孔径雷达的发展12-15
• 1.2.2 超宽带合成孔径雷达干扰抑制技术15-16
• 1.3 本文的研究内容和创新点16-18
• 1.4 本文结构安排18-19
• 第2章 雷达工作体制及耦合杂波模型19-27
• 2.1 小目标透视成像雷达扫描方式19-21
• 2.2 雷达工作机制及接收信号模型21-24
• 2.2.1 雷达工作机制21-23
• 2.2.2 雷达接收信号模型23-24
• 2.3 耦合杂波的电磁模型24-26
• 2.3.1 收发天线直接耦合波电磁模型24
• 2.3.2 介质表面反射波电磁模型24-26
• 2.4 小结26-27
• 第3章 单对天线小目标透视成像雷达杂波抑制算法原理27-51
• 3.1 空场景对消法27-29
• 3.1.1 基本原理27-28
• 3.1.2 处理流程28-29
• 3.2 均值对消法29-31
• 3.2.1 基本原理29-30
• 3.2.2 处理流程30-31
• 3.3 区域均值对消法31-34
• 3.3.1 基本原理31-33
• 3.3.2 区域划分原则33
• 3.3.3 处理流程33-34
• 3.4 预存直耦波参数估计对消法34-37
• 3.4.1 基本原理35-37
• 3.4.2 处理流程37
• 3.5 算法有效性验证37-50
• 3.5.1 CST仿真验证37-43
• 3.5.2 实验验证43-50
• 3.6 小结50-51
• 第4章 天线阵小目标透视成像雷达杂波抑制算法原理51-71
• 4.1 空场景对消法51-53
• 4.1.1 基本原理52-53
• 4.1.2 处理流程53
• 4.2 扫描线均值对消53-56
• 4.2.1 基本原理54-55
• 4.2.2 处理流程55-56
• 4.3 区域扫描线对消法56-58
• 4.3.1 基本原理56-57
• 4.3.2 扫描线划分原则57
• 4.3.3 处理流程57-58
• 4.4 预存直耦波参数估计对消法58-60
• 4.4.1 基本原理58-59
• 4.4.2 处理流程59-60
• 4.5 算法有效性验证60-69
• 4.5.1 实验设备介绍60
• 4.5.2 实验结果60-68
• 4.5.3 结论68-69
• 4.6 小结69-71
• 第5章 杂波抑制算法性能分析71-87
• 5.1 单对天线小目标透视成像雷达杂波抑制算法比较71-77
• 5.1.1 算法复杂度分析71
• 5.1.2 杂波抑制效果及杂波残余分析71-76
• 5.1.3 结论76-77
• 5.2 天线阵小目标透视成像雷达杂波抑制算法比较77-86
• 5.2.1 算法复杂度分析77
• 5.2.2 杂波抑制效果及杂波残余分析77-85
• 5.2.3 结论85-86
• 5.3 小结86-87
• 结论87-89
• 参考文献89-95
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单95-96
• 致谢96

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本文编号：725296