壓縮感知在穿墻雷達(dá)成像中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2020-12-11 10:48
穿墻雷達(dá)成像（Through-the-wall Radar Imaging,TWRI）是近年來研究的熱點,它能對障礙物后方的區(qū)域進(jìn)行定位與成像,因此廣泛地應(yīng)用于城市反恐、災(zāi)后救援和生命特征提取。高分辨率是雷達(dá)成像一個重要的指標(biāo),一般通過兩個方法來實現(xiàn):一是增大發(fā)射信號的帶寬,二是增加天線孔徑。傳統(tǒng)的相干成像算法會造成海量數(shù)據(jù),增加運算成本。將壓縮感知（Compressive Sensing,CS）應(yīng)用于雷達(dá)成像成為了一種新型的成像技術(shù),其利用場景的稀疏性,通過少量的采樣數(shù)據(jù)得到高分辨率圖像。本文基于CS理論,對穿墻雷達(dá)成像展開了以下三個方面的研究:（1）在雷達(dá)成像和壓縮感知理論的基礎(chǔ)上,建立起目標(biāo)回波信號,實現(xiàn)稀疏采樣模型,以正交匹配追蹤算法（Orthogonal Matching Pursuit,OMP）、貝葉斯壓縮感知（Bayesian Compressive Sensing,BCS）和總變分（Total Variation,TV）算法為例,分析基于CS成像的重構(gòu)過程。與傳統(tǒng)的相干成像算法相比,基于CS的雷達(dá)成像方法減少了計算量,得到的圖像旁瓣雜波少、分辨率高。仿真實驗從成像質(zhì)量和...
【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】：78 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
穿墻雷達(dá)樣機(jī)
4圖 1.3 高分三號的首批影像[17]中，通常使用超寬帶發(fā)射信號[2-4,7,8]，主要有以下兩個原因：電透性，其豐富的低頻分量可以有效的穿透墻體，將目標(biāo)和障礙墻雷達(dá)系統(tǒng)的工作頻率一般在200MHz-3GHz。另外，超寬帶信。如今，應(yīng)用于穿墻探測與成像的波形主要有窄脈沖信號、步是從分辨率、多普勒分辨率與模糊函數(shù)方面考慮而設(shè)計的[8]。墻雷達(dá)模型圖。與雷達(dá)成像一樣，是一個逆問題[19-21]。通過分析射體在場景中的分布信息。成像問題具有非線性性和欠定性（il對成像算法進(jìn)行優(yōu)化與開發(fā)是成像機(jī)制研究中重要的一步。ll 方程出發(fā)，散射場是一個關(guān)于感應(yīng)電流、格林函數(shù)與總場的積性，直接求解難度大，通常在求解過程中對其做近似，主要有非線性方法[28-30]。線性方法最常用的是 Born 近似（BornApprox
圖 1.4 穿墻雷達(dá)模型圖前提是目標(biāo)為弱散射體，即目標(biāo)的對比度接近場景的介電常數(shù)于該位置處的入射場。線性近似方法可以重構(gòu)目標(biāo)的位置和體的介電常數(shù)和電導(dǎo)率，有一定的局限性。在實際應(yīng)用中，近似方法失效。近年來，非線性算法不斷被開發(fā)出。非線性個價值函數(shù)是采集到的散射信號與數(shù)值計算做差值，此時成過擬牛頓法（Quasi-NewtonMethos）、共軛梯度法（Conjugate求解。非線性方法是一個不斷迭代的優(yōu)化過程，運算成本比演方法（Contrast Source Inversion, CSI）[28]和子空間優(yōu)化方od, SOM）[32]。有欠定性，這是由于成像系統(tǒng)中有限的觀測數(shù)據(jù)和物理參數(shù)場景的觀測角度有限，但是人們對于場景信息的詳細(xì)程度是的間隔進(jìn)行采樣。這種采樣方式會導(dǎo)致系統(tǒng)矩陣中列向量之
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]組合字典下超寬帶穿墻雷達(dá)自適應(yīng)稀疏成像方法[J]. 晉良念,申文婷,錢玉彬,歐陽繕. 電子與信息學(xué)報. 2016(05)
[2]超寬帶穿墻雷達(dá)偏離網(wǎng)格目標(biāo)稀疏成像方法[J]. 晉良念,錢玉彬,劉慶華,歐陽繕. 儀器儀表學(xué)報. 2015(04)
[3]基于超寬帶穿墻雷達(dá)的目標(biāo)邊界估計算法[J]. 吳世有,丁一鵬,陳超,徐艷云,方廣有,陰和俊. 電子與信息學(xué)報. 2012(06)
[4]國產(chǎn)TDR-6000穿墻探測雷達(dá)[J]. 裴可琦. 兵器知識. 2010(11)
博士論文
[1]穿墻雷達(dá)成像處理技術(shù)研究[D]. 陳曦.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]超寬帶穿墻雷達(dá)成像算法研究[D]. 王芳芳.南京郵電大學(xué) 2012
碩士論文
[1]基于組稀疏壓縮感知的穿墻雷達(dá)成像研究[D]. 蔡杰松.南京理工大學(xué) 2017
[2]基于稀疏約束的電磁場逆成像算法研究[D]. 莫仲念.南昌大學(xué) 2016
本文編號：2910401
【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】：78 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
穿墻雷達(dá)樣機(jī)
4圖 1.3 高分三號的首批影像[17]中，通常使用超寬帶發(fā)射信號[2-4,7,8]，主要有以下兩個原因：電透性，其豐富的低頻分量可以有效的穿透墻體，將目標(biāo)和障礙墻雷達(dá)系統(tǒng)的工作頻率一般在200MHz-3GHz。另外，超寬帶信。如今，應(yīng)用于穿墻探測與成像的波形主要有窄脈沖信號、步是從分辨率、多普勒分辨率與模糊函數(shù)方面考慮而設(shè)計的[8]。墻雷達(dá)模型圖。與雷達(dá)成像一樣，是一個逆問題[19-21]。通過分析射體在場景中的分布信息。成像問題具有非線性性和欠定性（il對成像算法進(jìn)行優(yōu)化與開發(fā)是成像機(jī)制研究中重要的一步。ll 方程出發(fā)，散射場是一個關(guān)于感應(yīng)電流、格林函數(shù)與總場的積性，直接求解難度大，通常在求解過程中對其做近似，主要有非線性方法[28-30]。線性方法最常用的是 Born 近似（BornApprox
圖 1.4 穿墻雷達(dá)模型圖前提是目標(biāo)為弱散射體，即目標(biāo)的對比度接近場景的介電常數(shù)于該位置處的入射場。線性近似方法可以重構(gòu)目標(biāo)的位置和體的介電常數(shù)和電導(dǎo)率，有一定的局限性。在實際應(yīng)用中，近似方法失效。近年來，非線性算法不斷被開發(fā)出。非線性個價值函數(shù)是采集到的散射信號與數(shù)值計算做差值，此時成過擬牛頓法（Quasi-NewtonMethos）、共軛梯度法（Conjugate求解。非線性方法是一個不斷迭代的優(yōu)化過程，運算成本比演方法（Contrast Source Inversion, CSI）[28]和子空間優(yōu)化方od, SOM）[32]。有欠定性，這是由于成像系統(tǒng)中有限的觀測數(shù)據(jù)和物理參數(shù)場景的觀測角度有限，但是人們對于場景信息的詳細(xì)程度是的間隔進(jìn)行采樣。這種采樣方式會導(dǎo)致系統(tǒng)矩陣中列向量之
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]組合字典下超寬帶穿墻雷達(dá)自適應(yīng)稀疏成像方法[J]. 晉良念,申文婷,錢玉彬,歐陽繕. 電子與信息學(xué)報. 2016(05)
[2]超寬帶穿墻雷達(dá)偏離網(wǎng)格目標(biāo)稀疏成像方法[J]. 晉良念,錢玉彬,劉慶華,歐陽繕. 儀器儀表學(xué)報. 2015(04)
[3]基于超寬帶穿墻雷達(dá)的目標(biāo)邊界估計算法[J]. 吳世有,丁一鵬,陳超,徐艷云,方廣有,陰和俊. 電子與信息學(xué)報. 2012(06)
[4]國產(chǎn)TDR-6000穿墻探測雷達(dá)[J]. 裴可琦. 兵器知識. 2010(11)
博士論文
[1]穿墻雷達(dá)成像處理技術(shù)研究[D]. 陳曦.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
[2]超寬帶穿墻雷達(dá)成像算法研究[D]. 王芳芳.南京郵電大學(xué) 2012
碩士論文
[1]基于組稀疏壓縮感知的穿墻雷達(dá)成像研究[D]. 蔡杰松.南京理工大學(xué) 2017
[2]基于稀疏約束的電磁場逆成像算法研究[D]. 莫仲念.南昌大學(xué) 2016
本文編號：2910401
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