太赫兹雷达柱面三维成像算法研究

发布时间：2017-08-26 05:24

  本文关键词：太赫兹雷达柱面三维成像算法研究

  更多相关文章： 太赫兹 柱面成像 距离徙动算法 NUFFT

【摘要】：太赫兹(THz)波因其波长短、频率高,相比于毫米波和微波,在目标检测和雷达成像上都具有明显的优势,这也使太赫兹频段的研究成为了学术界的热点。太赫兹波对于介电材料有极强的穿透特性,可以将太赫兹雷达用于机场或车站的安全检查中,提高人体隐匿物品检测的精确度,保证旅客的出行安全。文章重点对太赫兹雷达柱面成像进行研究,从理论角度进行分析,并对成像算法仿真,其主要工作如下:(1)针对太赫兹雷达的特殊性质进行介绍,包括近场成像理论和解线频调的脉冲压缩方法。建立太赫兹雷达柱面成像系统的回波模型,并分析了系统的三维成像原理,推导得出了柱面成像系统的分辨率公式,为太赫兹雷达柱面成像打好基础。(2)针对算法在太赫兹柱面成像系统上的特殊问题,研究并实现了基于距离徙动算法(RMA)的太赫兹雷达柱面成像算法。首先针对传统意义上的距离徙动算法原理进行分析。接下来,对柱面几何下RMA的应用进行研究:算法中,使用了泰勒公式的二次项对距离公式进行近似,并成功实现柱面成像。(3)针对传统距离徙动算法中插值步骤效率较低,影响成像速度和精度的问题,研究并实现了基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)的柱面成像算法。使用计算机仿真验证了算法的有效性,并对比了基于RMA的成像算法和基于NUFFT的成像算法的性能。(4)针对较宽角度范围下距离公式近似不精确的问题,使用数值计算方法,成功求出了驻定相位点,得出补偿相位,解决了含有余弦项的距离公式的成像问题。最后使用计算机进行了仿真,在理论情况下能够实现成像,验证了算法的有效性。
【关键词】：太赫兹 柱面成像 距离徙动算法 NUFFT
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究工作的背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究历史与现状11-14
• 1.2.1 太赫兹成像研究现状11-13
• 1.2.2 合成孔径雷达柱面成像研究现状13-14
• 1.3 本文的主要内容和安排14-16
• 第二章 太赫兹雷达柱面成像算法基础16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 太赫兹雷达成像基本特性16-24
• 2.2.1 太赫兹雷达近场成像理论分析17-19
• 2.2.2 解线频调脉冲压缩19-24
• 2.3 太赫兹雷达柱面成像系统模型和信号模型24-25
• 2.4 太赫兹雷达柱面成像系统高度向分辨机理25-28
• 2.5 太赫兹雷达柱面成像系统分辨率分析28-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 基于距离徙动及其改进方法的太赫兹雷达柱面成像算法31-60
• 3.1 引言31
• 3.2 基于波数域的太赫兹雷达距离徙动算法基本理论31-39
• 3.2.1 时间频率域与距离波数域31-34
• 3.2.2 基于解线频调方式的目标重建34-38
• 3.2.3 仿真分析38-39
• 3.3 基于距离徙动算法的太赫兹雷达柱面成像算法39-51
• 3.3.1 距离公式近似40-42
• 3.3.2 极坐标二维频域信号42-43
• 3.3.3 插值处理及目标重建43
• 3.3.4 算法流程43-45
• 3.3.5 仿真结果与分析45-51
• 3.4 基于非均匀快速傅里叶变换的柱面成像改进算法51-59
• 3.4.1 非均匀快速傅里叶变换原理52-54
• 3.4.2 基于非均匀傅里叶变换的柱面成像方法54-56
• 3.4.3 算法流程56-57
• 3.4.4 仿真结果与分析57-59
• 3.5 本章小结59-60
• 第四章 基于数值计算方法的太赫兹雷达柱面成像算法60-74
• 4.1 引言60
• 4.2 常用数值计算方法原理60-64
• 4.2.1 二分法61-62
• 4.2.2 牛顿迭代法62-64
• 4.3 基于数值计算方法的柱面成像算法64-68
• 4.3.1 基于数值计算方法的信号处理65-67
• 4.3.2 算法流程67-68
• 4.4 仿真结果和分析68-73
• 4.4.1 仿真数据成像结果分析68-70
• 4.4.2 算法性能对比分析70-73
• 4.5 本章小结73-74
• 第五章 总结与展望74-76
• 5.1 本文工作总结74-75
• 5.2 工作展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间取得的成果80-81

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