線陣三維SAR稀疏成像方法研究.pdf

1、作為一種新型的三維SAR成像模式，線陣三維SAR不僅克服了傳統(tǒng)二維SAR成像的陰影遮擋效應、空間模糊、頂?shù)椎怪玫热秉c，而且相對于圓周 SAR、層析SAR等三維SAR模式，具有運動軌跡容易控制的優(yōu)點，在軍事和民用方面都有著廣泛的應用。由于受Nyquist采樣定理的約束以及傳統(tǒng)基于匹配濾波的SAR成像算法分辨率的限制，線陣三維SAR成像存在著回波數(shù)據(jù)量巨大、成像分辨率低等缺點。壓縮感知理論指出，如果信號是稀疏的或可壓縮的，那么可以用低于Ny

2、quist采樣定理規(guī)定的采樣率恢復原信號。在三維SAR成像中，成像的目標場景往往具有稀疏性，因而壓縮感知理論在提高SAR成像分辨率、降低SAR回波數(shù)據(jù)量上有著重大的應用。本文將壓縮感知理論運用于線陣三維SAR中，主要研究了基于稀疏重構(gòu)的線陣三維SAR成像方法，具體研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　1、簡述了線陣三維 SAR成像基礎(chǔ)與壓縮感知基本理論。首先，介紹了線陣三維SAR的幾何模型，給出了其回波信號模型。其次，在模糊函數(shù)的基礎(chǔ)上分析

3、了傳統(tǒng)成像算法的分辨率限制，并且介紹了兩種傳統(tǒng)的 SAR成像算法及優(yōu)缺點。最后，介紹了壓縮感知的基本理論、分析了線陣三維SAR的線性觀測模型，為后面將壓縮感知理論運用于線陣三維SAR高分辨率成像提供了理論依據(jù)。
　　2、研究了基于貪婪算法的SAR成像方法。首先，闡述了正交匹配追蹤（OMP）算法的流程。OMP算法因具有流程簡單、運算效率較高、重構(gòu)誤差較小等特點得到了廣泛的應用。其次，總結(jié)了近年來針對OMP算法相關(guān)學者提出的一些改進算

4、法。這些算法主要從元素選擇的準則、系數(shù)更新、候選集數(shù)目等方面進行改進。最后，重點研究了梯度追蹤（GP）算法，該算法相對于 OMP算法具有運算效率高、空間存儲低的優(yōu)點。
　　3、提出了一種基于門限的梯度追蹤（TBGP）算法。GP算法需要預設(shè)稀疏度，而對于SAR成像來說，很難獲得場景的真實稀疏度。針對此問題，運用對比度和變化率代替預設(shè)稀疏度作為迭代次數(shù)的準則，提出了 TBGP算法。該算法不僅保留了GP算法在運算時間和空間存儲上的優(yōu)勢，

5、又克服了GP算法需要預設(shè)稀疏度的缺點。仿真及實測數(shù)據(jù)實驗驗證了上述結(jié)論。
　　4、研究了迭代最小稀疏貝葉斯重構(gòu)（SBRIM）算法。分析了SBRIM算法的原理以及步驟流程。作為稀疏貝葉斯一類算法，相對于其他類算法來說，具有靈活性強、重構(gòu)精度高的特點。仿真實驗結(jié)果表明SBRIM算法相對于傳統(tǒng)BP算法具有高分辨的成像能力。
　　5、提出了加權(quán)迭代最小稀疏貝葉斯重構(gòu)（WSBRIM）算法。與 SBRIM算法不同，WSBRIM算法是對代