毫米波綜合孔徑輻射計(jì)反演成像方法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、被動(dòng)遙感技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展較快的學(xué)科領(lǐng)域，毫米波綜合孔徑輻射計(jì)作為它的一個(gè)重要分支，已經(jīng)得到越來(lái)越多的研究和應(yīng)用。反演成像技術(shù)對(duì)于輻射計(jì)成像性能有著重要的影響，本文對(duì)綜合孔徑輻射計(jì)的反演成像技術(shù)進(jìn)行了研究，論述了綜合孔徑輻射計(jì)反演成像的基本原理，為了得到更好的成像質(zhì)量，重點(diǎn)研究了陣列優(yōu)化技術(shù)和反演成像方法在綜合孔徑輻射計(jì)中的應(yīng)用。在理論研究和仿真分析的基礎(chǔ)上，在硬件平臺(tái)上完成了通道特性分析和基于FPGA的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
　　首先，從

2、點(diǎn)源和擴(kuò)展源的相關(guān)干涉測(cè)量原理入手，討論了毫米波綜合孔徑輻射計(jì)反演成像的基本原理，得到了反演成像的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，介紹了幾種傳統(tǒng)反演成像方法。針對(duì)綜合孔徑陣列的特點(diǎn)，為提高反演成像質(zhì)量，研究了綜合孔徑陣列優(yōu)化技術(shù)。將遺傳算法應(yīng)用到毫米波綜合孔徑輻射計(jì)陣列優(yōu)化中，使得陣列無(wú)冗余和空間頻域采樣點(diǎn)覆蓋更均勻。通過(guò)與模擬退火算法優(yōu)化陣列的點(diǎn)源目標(biāo)成像對(duì)比可知，遺傳算法得到的點(diǎn)源目標(biāo)成像效果更優(yōu)。
　　其次，針對(duì)輻射計(jì)反演成像過(guò)程中噪

3、聲存在的特點(diǎn)，將總體最小二乘原則（TLS）引入毫米波綜合孔徑輻射計(jì)反演成像之中，研究了基于共軛梯度法的總體最小二乘算法（CG-TLS, The Total Least Squares Algorithm based on Conjugate Gradient Method）。因?yàn)門(mén)LS原則不僅考慮了觀測(cè)矩陣的誤差，而且考慮了系統(tǒng)矩陣的誤差影響，所以它能更好地反映反演成像的過(guò)程。仿真結(jié)果表明，在觀測(cè)向量和系統(tǒng)矩陣都存在噪聲時(shí)，CG-TLS

4、算法比CG-LS算法成像效果更好；并且CG-TLS算法相對(duì)CG-LS算法對(duì)初始迭代值得選取不敏感。另外從計(jì)算量的角度分析了CG-TLS在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中相對(duì)于基于奇異值分解的總體最小二乘（SVD-TLS）方法的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)分析得到，在矩陣維數(shù)較大（即成像的像素點(diǎn)較多）時(shí)，其計(jì)算量比SVD-TLS方法更少。
　　最后，給出了硬件信號(hào)處理系統(tǒng)的分析和實(shí)現(xiàn)。由于復(fù)相關(guān)器的通道性能對(duì)后續(xù)的信號(hào)處理影響較大，所以對(duì)通道的幅相一致性進(jìn)行了測(cè)試分析，測(cè)