本文關(guān)鍵詞：太赫茲雷達微動目標(biāo)參數(shù)估計與成像研究　出處：《國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：太赫茲波通常指頻率在0.1THz-10THz之間的電磁波,其頻率介于毫米波與紅外光之間,處于宏觀電子學(xué)向微觀光子學(xué)的過渡頻段,在電磁波譜中占有很特殊的位置,具有與其它波段不同的特殊性質(zhì)。近年來,隨著太赫茲源、檢測和相關(guān)器件的突破,太赫茲雷達技術(shù)發(fā)展迅速,國內(nèi)外報道了很多太赫茲雷達系統(tǒng),主要應(yīng)用于高分辨成像研究。但是,太赫茲頻段目前的研究對象主要是靜止目標(biāo)和轉(zhuǎn)臺目標(biāo),對太赫茲頻段微動目標(biāo)的研究還很少。而在太赫茲頻段,微動表現(xiàn)出了不同于微波段的一些特性,使得微波領(lǐng)域的一些傳統(tǒng)方法不再適用。本文深入分析了太赫茲頻段微動目標(biāo)的回波特性及規(guī)律,研究了太赫茲頻段的微動參數(shù)提取算法,探索了太赫茲頻段的微動目標(biāo)識別和高分辨成像方法。第一章系統(tǒng)介紹了課題的背景及研究意義,歸納分析了微動目標(biāo)微多普勒特征提取、微動目標(biāo)成像以及太赫茲頻段微動研究等方面的主要成果、所采取的技術(shù)途徑以及目前存在的主要問題,介紹了本文的主要研究工作。第二章提出了一種基于時頻拼接的太赫茲微動參數(shù)估計算法。首先研究分析了微動目標(biāo)的雷達回波模型,得出了微動目標(biāo)回波微多普勒受正弦調(diào)制的結(jié)論;然后針對太赫茲頻段較為顯著的微多普勒混疊現(xiàn)象,提出了一種基于時頻拼接和逆Radon變換相結(jié)合的混疊微動參數(shù)估計算法并列出了詳細的實現(xiàn)步驟;最后經(jīng)過實驗仿真驗證了算法的有效性,分析了算法的估計精度和抗噪性能。第三章提出了一種基于模值Hough變換的太赫茲頻段微動參數(shù)估計算法。首先分析了第二章算法的適用范圍,分析了其在大進動角時不能很好適用的根源;然后提出了滑動散射中心模型,并分析了進動錐體散射中心滑動規(guī)律;然后根據(jù)這一規(guī)律提出了基于模值Hough變換進行參數(shù)搜索的算法并列出了詳細的實現(xiàn)步驟;最后通過實驗仿真驗證了算法的有效性和優(yōu)良性能。第四章研究了幾種調(diào)頻連續(xù)波體制的微動目標(biāo)成像方法。分別分析了太赫茲頻段調(diào)頻連續(xù)波轉(zhuǎn)臺成像、平動補償成像和微動角成像等三種傳統(tǒng)方式的理論基礎(chǔ),并利用仿真實驗和電磁計算數(shù)據(jù)進行驗證,指出了各種算法的優(yōu)劣及其適用范圍。第五章提出了基于稀疏貝葉斯的方位俯仰微動目標(biāo)成像算法。該算法將壓縮感知理論應(yīng)用于太赫茲頻段微動目標(biāo)高分辨成像,取得了較好的實驗結(jié)果。首先詳細介紹了壓縮感知理論,并深入分析了方位俯仰成像的稀疏表示模型。然后通過實驗仿真和電磁計算數(shù)據(jù)驗證了算法的性能,得到了較好的微動目標(biāo)二維像。最后對本文工作進行了整理歸納,總結(jié)了本文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點,探討了太赫茲頻段微動目標(biāo)研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢和需要進一步研究的主要問題,明確了今后工作的方向和重點。
[Abstract]:Terahertz wave usually refers to the electromagnetic wave whose frequency is between 0.1THz-10THz, and its frequency is between millimeter wave and infrared light. It is in the transition frequency range from macro electronics to micro photonics. In recent years, with the breakthrough of terahertz source, detection and related devices, terahertz radar technology has developed rapidly. Many terahertz radar systems have been reported at home and abroad, which are mainly used in high-resolution imaging. There is little research on the fretting target in the terahertz band, but in the terahertz band, the fretting shows some characteristics different from the microwave band. Some traditional methods in the field of microwave are no longer applicable. In this paper, the echo characteristics and law of fretting target in terahertz band are deeply analyzed, and the algorithm of fretting parameter extraction in terahertz band is studied. Fretting target recognition and high-resolution imaging methods in terahertz band are explored. Chapter one systematically introduces the background and research significance of the subject and summarizes and analyzes micro-Doppler feature extraction of fretting target. The main achievements of fretting target imaging and the research of fretting in terahertz band, the technical approaches adopted and the main problems existing at present. In chapter 2, a THz fretting parameter estimation algorithm based on time-frequency splicing is proposed. Firstly, the radar echo model of fretting target is studied and analyzed. The conclusion that micro-Doppler echo of fretting target is modulated by sine is obtained. Then, aiming at the obvious phenomenon of micro-Doppler aliasing in terahertz band, an algorithm based on time-frequency splicing and inverse Radon transform is proposed to estimate the parameters of aliasing fretting, and the implementation steps are listed in detail. Finally, the effectiveness of the algorithm is verified by experimental simulation. The estimation accuracy and anti-noise performance of the algorithm are analyzed. In chapter 3, an algorithm for estimating the fretting parameters of terahertz band based on modular Hough transform is proposed. Firstly, the applicability of the algorithm in chapter 2 is analyzed. The root causes which can not be applied well in large precession angle are analyzed. Then the sliding scattering center model is proposed and the sliding law of precession cone scattering center is analyzed. Then, according to this rule, a parameter search algorithm based on modular Hough transform is proposed and the implementation steps are listed in detail. In chapter 4th, the fretting target imaging methods of several FM continuous-wave systems are studied, and the THz frequency-modulated continuous wave turntable imaging is analyzed respectively. The theoretical basis of the three traditional methods of translation compensation imaging and fretting angle imaging is verified by simulation experiment and electromagnetic calculation data. In chapter 5th, we propose an azimuth pitching target imaging algorithm based on sparse Bayesian, which applies the compression sensing theory to the high resolution of the fretting target in terahertz band. Like... Good experimental results are obtained. Firstly, the theory of compression sensing is introduced in detail, and the sparse representation model of azimuth pitch imaging is analyzed in depth. Then, the performance of the algorithm is verified by experimental simulation and electromagnetic calculation data. A better two-dimensional image of fretting target is obtained. Finally, the work of this paper is summarized, and the main contents and innovations of this paper are summarized. This paper discusses the development trend of the research field of THz fretting target and the main problems that need further research, and clarifies the direction and emphasis of the future work.
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN957.52

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