基于MIMO阵列的毫米波近场成像技术

发布时间：2017-10-08 11:26

  本文关键词：基于MIMO阵列的毫米波近场成像技术

  更多相关文章： 毫米波成像 近场MIMO阵列 卷积逆投影算法 矩阵填充理论 快速成像算法

【摘要】：近年来,随着恐怖主义威胁的不断增加,机场、火车站等公共场所的安检变得越来越重要。毫米波可以穿透衣物,对隐匿物品进行成像,并且无电离辐射,因此有很大的安检应用前景。对于目前的毫米波成像系统,在大场景及高分辨率的需求下,需要使用大量的天线单元和收发通道,从而增加了成像系统的复杂度和成本。本文结合卷积原理和等效相位中心原理,并参考MIMO雷达的工作原理,主要研究了近场MIMO阵列设计方法,及相应的成像算法。论文首先介绍了雷达成像的基本原理和实现方法,并基于目标散射中心模型假设,对MIMO成像过程进行了推导。其次,结合等效相位中心原理及卷积原理,给出了近场条件下MIMO阵列的设计方法,并对阵因子方向图进行了分析与仿真验证。第三,针对近场MIMO成像,论文改进了一种卷积逆投影算法,通过引入匹配滤波函数来补偿等效相位中心原理引起的相位误差。该算法的缺点是计算时间太长。因此,本文在逆投影算法的基础上,设计了一种基于矩阵填充理论的快速成像算法。并给出了不同信噪比下该快速算法的成像结果,及误差分析。
【关键词】：毫米波成像 近场MIMO阵列 卷积逆投影算法 矩阵填充理论 快速成像算法
【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5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 本文研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 毫米波成像雷达发展历史及现状11-14
• 1.2.2 MIMO雷达成像算法发展历史及现状14-15
• 1.3 论文的主要内容15-16
• 第2章 合成孔径雷达近场二维成像技术16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 近场毫米波成像回波模型16-18
• 2.2.1 一维距离向回波模型16-17
• 2.2.2 合成孔径雷达二维回波模型17-18
• 2.3 合成孔径雷达二维波数域成像算法18-21
• 2.4 基于频率步进体制的直线阵列二维成像主要参数21-25
• 2.4.1 距离向分辨率21-23
• 2.4.2 方位向分辨率23
• 2.4.3 采样准则23-25
• 2.5 一维直线阵列二维成像仿真结果25-26
• 2.6 本章小结26-28
• 第3章 近场MIMO阵列优化设计方法28-46
• 3.1 引言28
• 3.2 MIMO阵列成像几何及回波模型28-30
• 3.3 阵列稀疏优化设计方法中的几个关键原理30-33
• 3.3.1 等效相位中心原理30-31
• 3.3.2 非冗余相位中心31-32
• 3.3.3 卷积原理32-33
• 3.4 远场稀疏阵列设计方法及其局限性33-38
• 3.4.1 远场阵列稀疏优化方法33-34
• 3.4.2 天线单元波束宽度和观测距离34-36
• 3.4.3 远场稀疏阵列设计方法的局限性36-38
• 3.5 近场阵列稀疏优化方法38-44
• 3.5.1 近场阵列分组稀疏优化方法38-41
• 3.5.2 近场阵列逐元稀疏优化方法41-43
• 3.5.3 近场稀疏优化阵列稀疏度分析43-44
• 3.6 本章小结44-46
• 第4章 近场MIMO阵列成像算法46-59
• 4.1 引言46
• 4.2 MIMO阵列正交信号体制研究46-50
• 4.2.1 正交点频脉冲信号47
• 4.2.2 正交频分线性调频信号47-48
• 4.2.3 正交离散频率编码信号48-49
• 4.2.4 正交多相编码信号49-50
• 4.3 MIMO阵列等效相位中心误差分析50-51
• 4.4 MIMO阵列成像算法51-53
• 4.5 MIMO阵列成像仿真结果53-58
• 4.5.1 MIMO阵列成像分辨率分析54-55
• 4.5.2 单个点目标仿真结果及分析55-56
• 4.5.3 多个点目标仿真结果及分析56-57
• 4.5.4 面目标仿真结果及分析57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第5章 基于矩阵填充理论的快速成像算法59-74
• 5.1 引言59-60
• 5.2 矩阵填充理论简介60-61
• 5.3 奇异值收缩迭代算法61-63
• 5.4 基于矩阵填充理论的快速成像算法63-64
• 5.5 快速成像算法成像结果64-73
• 5.5.1 单个点目标仿真结果及分析65-67
• 5.5.2 多个点目标仿真结果及分析67-68
• 5.5.3 面目标仿真结果与分析68-69
• 5.5.4 快速成像算法耗时统计与误差分析69-73
• 5.6 本章小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单80-81
• 致谢81

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