基于稀疏觀測的穿墻雷達成像方法研究.pdf

1、超寬帶穿墻雷達能對墻體等非金屬障礙物后的物體進行探測與識別,其在反恐、救援、防爆等領域應用廣泛,具有巨大的研究價值。在傳統(tǒng)的穿墻雷達成像中,接收天線對回波信號的采樣基于奈奎斯特采樣定理,而穿墻雷達成像要實現距離向的高分辨率需要發(fā)射超寬帶信號,這就使得穿墻雷達成像系統(tǒng)在信號采集時對AD采樣率的要求很高,并且高速的信號采集對存儲設備容量需求也很大。在穿墻雷達成像中,目標往往只占整個觀測區(qū)域很小的一部分,即目標相對于整個觀測區(qū)域來說是稀疏的,

2、根據壓縮感知(CS)理論,該特點滿足應用壓縮感知的前提,本文正是基于此展開的,研究基于稀疏觀測的穿墻雷達成像方法,目的是降低穿墻雷達成像系統(tǒng)中接收天線對回波信號的采樣率,并能保證從較少的測量值中實現對觀測區(qū)域的成像。
　　本文的主要工作如下:
　　1、介紹了穿墻雷達模型和壓縮感知基本理論,并在此基礎上介紹了基于稀疏觀測的穿墻雷達成像方法,給出了兩種稀疏觀測的穿墻雷達成像方法:CS_BP成像方法和聯(lián)合CS成像方法,并將這種方法

3、與傳統(tǒng)成像方法作了對比;
　　2、針對稀疏觀測結構中傳統(tǒng)切削序列的功率譜與回波信號的功率譜不匹配導致低速采樣前信號的信噪比偏低而影響成像效果的問題,本文從最大化低速采樣前的平均信噪比入手,提出了用匹配序列作為切削序列代替?zhèn)鹘y(tǒng)的服從伯努利分布的±1序列,并基于游程長度受限的(RLL)馬爾科夫序列給出了一種匹配切削序列的設計方案。仿真結果表明,使用匹配切削序列的成像結果優(yōu)于傳統(tǒng)切削序列;
　　3、l1范數最優(yōu)化模型與l0范數最優(yōu)

4、化模型的解之間存在誤差,降低了成像效果。針對此問題,本文提出了一種基于加權l(xiāng)1范數的稀疏觀測穿墻雷達成像方法。該方法對目標函數中的待求解的系數進行加權,拉近大系數和小系數對目標函數的貢獻,從而使l1范數最優(yōu)化模型的解更加逼近l0范數最優(yōu)化模型的解。仿真結果驗證了所提方法的有效性;
　　4、由于實際中的目標往往都是擴展目標,其回波信號具有塊稀疏的特點,如果成像算法不考慮回波信號的這一特點對場景成像的影響,將導致目標雜波比小,成像效果