本文關(guān)鍵詞：基于Kronecker積的壓縮感知雷達成像方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了獲取高分辨雷達圖像,往往需要發(fā)射大帶寬的信號。根據(jù)Nyquist采樣定理可知大帶寬帶來的是采樣頻率增加,那么采樣后的回波數(shù)據(jù)量也必將增加,這就提高了數(shù)據(jù)傳輸、保存、處理等難度,同時也加大硬件復(fù)雜度。近幾年興起的壓縮感知(Compressed Sensing,CS)理論指出信號在滿足一定條件下利用欠采樣數(shù)據(jù)就可以高概率或者精確重構(gòu)。雷達科研工作者結(jié)合該理論提出了基于CS的雷達成像方法,使得雷達成像可以在低于Nyquist采樣頻率下進行。CS雷達成像方法是將雷達場景進行列向量處理,這樣導(dǎo)致后果就是需要花費大量時間進行優(yōu)化求解,不能達到實時性成像處理且成像有效性較差,目前該方法只能處理較小的場景。為解決上述CS雷達成像方法效率低,復(fù)雜度高的問題,許多雷達科研工作者都展開了深入研究并發(fā)表相關(guān)的文獻,其主要解決思想就是對雷達場景的距離向或者方位向利用CS方法進行處理。雖然可以提高成像效率,但是操作復(fù)雜或者仍需要某一向滿足Nyquist采樣定理,并沒有從本質(zhì)上解決問題。于是本文結(jié)合矩陣論中的Kronecker積相關(guān)知識,對比傳統(tǒng)CS雷達成像方法,提出了基于Kronecker積的CS雷達成像方法并且分析了其可行性。然后將它應(yīng)用在逆合成孔徑雷達(Inverse SyntheticApertureRadar,ISAR)、合成孔徑雷達(SyntheticApertureRadar,SAR)成像中。ISAR多用于飛機、導(dǎo)彈、艦船等目標的探測和成像,這些目標相對于整個ISAR場景來說可以認為是稀疏的,所以文中首先假定ISAR場景滿足稀疏性,然后在ISAR轉(zhuǎn)臺模型下分析ISAR場景回波公式,建立ISAR回波的Kronecker積模型,接著提出了基于Kronecker積的CS-ISAR成像方法。在該方法中,首先引入輔助變量代替場景方位向觀測后的結(jié)果,然后對場景方位向和輔助變量距離向同時做稀疏約束并轉(zhuǎn)化為無約束優(yōu)化問題,針對該問題利用交替方向法(Alternating Direction Method,ADM)求解。文章中通過實驗驗證了該方法的優(yōu)越性能:較低的時間復(fù)雜度以及高分辨特性。最后本文將Kronecker積模型也應(yīng)用在復(fù)雜SAR場景的成像中。由于SAR場景復(fù)雜除了建立SAR回波的Kronecker積模型,還討論了利用全變差(Total Variation,TV)對SAR場景作稀疏變換,然后才構(gòu)造基于Kronecker積的CS-SAR成像優(yōu)化模型,最后利用Split-Bregman重構(gòu)方法進行求解。由于該方法成像過程中,直接對場景散射稀疏矩陣操作,避免了傳統(tǒng)CS向量化的方式,因此大幅減小了觀測矩陣維度并且大大減低了計算復(fù)雜度。最后通過多組實驗驗證了該方法的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：Kronecker積 壓縮感知 逆合成孔徑雷達 合成孔徑雷達
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN957.52
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符號對照表10-11
• 縮略語對照表11-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 雷達成像技術(shù)背景介紹14-16
• 1.2 雷達成像方法的概述16-18
• 1.3 Kronecker積的簡介以及本文研究的意義18
• 1.4 本文的工作安排18-20
• 第二章 雷達成像的原理及方法20-36
• 2.1 ISAR成像方法的研究20-25
• 2.1.1 ISAR成像的轉(zhuǎn)臺模型20-22
• 2.1.2 ISAR成像的RD算法22-23
• 2.1.3 仿真實驗及分析23-25
• 2.2 SAR成像方法的研究25-30
• 2.2.1 SAR成像的回波模型25-28
• 2.2.2 SAR成像的RD算法28-29
• 2.2.3 仿真實驗及分析29-30
• 2.3 CS理論在雷達成像中應(yīng)用30-35
• 2.3.1 CS理論概述30-32
• 2.3.2 二維聯(lián)合CS雷達成像模型32-34
• 2.3.3 仿真實驗及分析34-35
• 2.4 總結(jié)35-36
• 第三章 基于壓縮感知的高分辨ISAR成像36-52
• 3.1 基于CS的短孔徑ISAR成像方法36-40
• 3.1.1 成像優(yōu)化模型的建立36-38
• 3.1.2 仿真實驗及分析38-40
• 3.2 ISAR成像的Kronecker積回波模型40-42
• 3.3 Kronecker積回波模型的降采樣處理42-43
• 3.4 基于Kronecker積回波模型的ISAR成像方法43-46
• 3.5 仿真實驗及分析46-49
• 3.5.1 分辨率實驗46
• 3.5.2 有效性實驗46-47
• 3.5.3 不同采樣模式下的成像實驗47-48
• 3.5.4 信噪比實驗48-49
• 3.6 總結(jié)49-52
• 第四章 全變差域下基于Kronecker積的CS-SAR成像方法52-68
• 4.1 全變差域下 2DCS-SAR成像方法52-54
• 4.2 SAR的Kronecker積回波模型54-57
• 4.3 全變差域下基于Kronecker積回波模型的SAR成像方法57-59
• 4.3.1 全變差的介紹57-58
• 4.3.2 全變差域下基于Kronecker積的SAR成像優(yōu)化模型58-59
• 4.4 仿真實驗及分析59-66
• 4.4.1 點目標實驗60
• 4.4.2 有效性實驗60-62
• 4.4.3 實測梯田場景實驗62-63
• 4.4.4 統(tǒng)計實驗63-66
• 4.5 總結(jié)66-68
• 第五章 總結(jié)與展望68-70
• 5.1 總結(jié)68-69
• 5.2 展望69-70
• 參考文獻70-74
• 致謝74-76
• 作者簡介76-78

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本文編號：478655