認(rèn)知合成孔徑雷達(dá)（Cognitive Synthetic Aperture Radar,Cognitive SAR）是一種新體制雷達(dá),是引入并模仿生物認(rèn)知特性的新一代合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng),具備感知、理解、學(xué)習(xí)、推斷與決策能力。認(rèn)知SAR通過(guò)對(duì)外部環(huán)境和目標(biāo)信息的利用,輔以其閉環(huán)反饋特性,可以實(shí)現(xiàn)接收端、發(fā)射端的一體化自適應(yīng)機(jī)制,從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)SAR工作模式單一、無(wú)法根據(jù)環(huán)境自適應(yīng)調(diào)整自身工作模式的缺陷。同時(shí),認(rèn)知SAR具備自適應(yīng)調(diào)整發(fā)射波形參數(shù)的特性,可以提高雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境與地理環(huán)境下的工作性能。然而,基于認(rèn)知SAR系統(tǒng)的各項(xiàng)研究剛剛興起,尚處于起步階段。波形設(shè)計(jì)是認(rèn)知SAR系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),本文針對(duì)認(rèn)知SAR高分辨成像與檢測(cè)的需求,研究認(rèn)知SAR的波形設(shè)計(jì)問(wèn)題,主要進(jìn)行了以下工作:（1）研究了基于Haykin框架的認(rèn)知SAR系統(tǒng)架構(gòu),分析了其收發(fā)閉環(huán)反饋特性和涉及的關(guān)鍵技術(shù),研究了各關(guān)鍵技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn),為認(rèn)知SAR相關(guān)技術(shù)的研究奠定了理論支撐。（2）研究了認(rèn)知SAR基于機(jī)器學(xué)習(xí)圖像分類(lèi)與狀態(tài)預(yù)測(cè)的環(huán)境信息感知方法,同時(shí)研究了從回波中獲取雜波功率譜密度的方法,解決了環(huán)境地形與雜波功率譜... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

蝙蝠回聲定位系統(tǒng)

ǖ氖涑鯯INR指標(biāo)優(yōu)于傳統(tǒng)LFM信號(hào)，并特別指出在低通雜波和噪聲條件下傳統(tǒng)LFM通常無(wú)法滿(mǎn)足雷達(dá)正常工作需求[34,35]。2007年S.Kay研究了在信號(hào)相關(guān)靜態(tài)高斯雜波環(huán)境下的高斯點(diǎn)目標(biāo)檢測(cè)問(wèn)題，提出最大化SCNR準(zhǔn)則建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，采用拉格朗日法及注水法（waterfilling）進(jìn)行求解，推導(dǎo)出了最優(yōu)化波形的解析解，解決了特征值迭代法無(wú)法收斂至最優(yōu)解的問(wèn)題，并提高了高斯分布的點(diǎn)目標(biāo)的檢測(cè)概率[36]。Kay得出的解析解同Pillai給出的結(jié)果相似，發(fā)射波形的頻譜能量主要分布在雜波較弱的區(qū)域，而在雜波較強(qiáng)的區(qū)域能量分布較少（見(jiàn)圖1-6）。圖1-6注水法發(fā)射波形結(jié)果[36]2009年，C.Y.Chen研究了擴(kuò)展目標(biāo)在信號(hào)相關(guān)雜波背景的情況下，MIMO雷達(dá)的波形和接收濾波器的聯(lián)合優(yōu)化問(wèn)題，提出了一種新的迭代算法來(lái)優(yōu)化波形和接收濾波器，從而改善回波SINR，使檢測(cè)性能最大化[37]。2011年，R.A.Romero8

第二章認(rèn)知SAR與環(huán)境感知技術(shù)(a)(b)圖2-4高程數(shù)據(jù)圖。(a)TerraSAR-X下慕尼黑西北地區(qū)帶狀地圖*3m空間分辨率(b)TerraSAR-X聚焦下的德國(guó)康斯坦茨市*2m空間分辨率[43]況，還可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)在線(xiàn)學(xué)習(xí)法，不斷預(yù)測(cè)并更新環(huán)境信息，以此進(jìn)一步完善動(dòng)態(tài)信息庫(kù)。上述過(guò)程可以用構(gòu)建動(dòng)靜態(tài)信息庫(kù)來(lái)表示，在SimonHaykin提出的認(rèn)知雷達(dá)結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)該功能的模塊：環(huán)境感知器。在認(rèn)知SAR結(jié)構(gòu)中，構(gòu)建動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)也需要實(shí)現(xiàn)感知器的功能，具體工作過(guò)程如圖2-5所示。樣本實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)感知模塊目標(biāo)、環(huán)境信息信息存儲(chǔ)動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)先驗(yàn)信息圖2-5認(rèn)知SAR動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成示意圖在獲取動(dòng)態(tài)信息時(shí)，SAR回波獲取實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)傳入構(gòu)建動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的感知模塊中。感知模塊通過(guò)多種手段，提取或預(yù)測(cè)場(chǎng)景中的目標(biāo)、環(huán)境信息。認(rèn)知SAR依據(jù)回波實(shí)時(shí)感知環(huán)境，并將這些環(huán)境信息“記憶”下來(lái)，在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中不斷存儲(chǔ)更新。在獲取靜態(tài)信息時(shí)，雷達(dá)首先將已知的先驗(yàn)信息存儲(chǔ)下來(lái)，作為靜態(tài)信息。其次，無(wú)法直接利用的先驗(yàn)信息，可以通過(guò)一定的處理，提取得到有用的先驗(yàn)信息，存儲(chǔ)下來(lái)。這些信息存儲(chǔ)的位置，即為動(dòng)靜態(tài)信息庫(kù)。接下來(lái)將研究環(huán)境感知的具體方法，即使用何種方法感知何種信息，為動(dòng)靜17


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