本文關(guān)鍵詞：微波探墻成像中的雜波抑制算法研究

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【摘要】：合成孔徑小目標(biāo)透視成像雷達(dá)(Penetrating SAR)是近年來興起的一種新體制雷達(dá),這種雷達(dá)不僅可以獲得高距離向和方位向分辨率,還具有良好的穿透能力,因此可探測(cè)埋藏于非金屬(包括水泥墻、刨花板等)介質(zhì)中的淺表層小目標(biāo)并對(duì)小目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和成像。然而,在合成孔徑小目標(biāo)透視成像雷達(dá)應(yīng)用的過程中,由于目標(biāo)與雷達(dá)距離短,雷達(dá)發(fā)射天線和接收天線的直接耦合波及接收到的介質(zhì)表面反射波與有效目標(biāo)回波在時(shí)域上無(wú)法有效的分離;同時(shí),介質(zhì)表面反射波和收發(fā)天線直接耦合波這兩類耦合雜波的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目標(biāo)回波,極大的影響了雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和成像,因此如何有效抑制耦合雜波就成為改善透視成像雷達(dá)系統(tǒng)性能至關(guān)重要的因素。本文針對(duì)合成孔徑小目標(biāo)透視成像雷達(dá)特點(diǎn),分別提出了適用于單對(duì)天線體制和天線陣體制的雜波對(duì)消方法。主要內(nèi)容如下:1.根據(jù)單天線和天線陣小目標(biāo)透視成像雷達(dá)的不同工作機(jī)制及掃描方式建立了兩種體制下雷達(dá)的接收信號(hào)模型,并對(duì)小目標(biāo)透視成像雷達(dá)的兩類主要耦合雜波:收發(fā)天線直接耦合波和介質(zhì)表面反射波建立電磁模型。2.針對(duì)單對(duì)天線體制小目標(biāo)透視成像雷達(dá)的兩類耦合雜波,基于基本的參數(shù)估計(jì)雜波對(duì)消方法:空?qǐng)鼍皩?duì)消法和均值對(duì)消法,提出了兩種適用于探測(cè)粗糙表面介質(zhì)的改進(jìn)雜波對(duì)消方法:區(qū)域均值對(duì)消法和預(yù)存直耦波對(duì)消法,并詳細(xì)闡述了上述雜波對(duì)消方法的原理和算法流程。仿真和實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明這幾種方法均能有效抑制單天線體制小目標(biāo)透視成像雷達(dá)的耦合雜波并且不同程度的改善成像效果,提升系統(tǒng)性能。3.針對(duì)天線陣體制小目標(biāo)透視成像雷達(dá)的兩類耦合雜波,基于天線陣體制和單對(duì)天線體制雷達(dá)的差異性,本文提出了適用于天線陣體制下的幾種改進(jìn)參數(shù)估計(jì)雜波對(duì)消方法,包括:空?qǐng)鼍皩?duì)消法、掃描線均值對(duì)消法、區(qū)域掃描線均值對(duì)消法和預(yù)存直耦波對(duì)消法,并詳細(xì)闡述了上述雜波對(duì)消方法的原理和算法流程。實(shí)際天線陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)實(shí)際探測(cè)結(jié)果表明這幾種方法均能有效抑制耦合雜波,大幅度改善探測(cè)成像效果和系統(tǒng)性能。4.對(duì)單對(duì)天線和天線陣體制小目標(biāo)透視成像雷達(dá)適用的不同雜波抑制處理方法的計(jì)算復(fù)雜度及雜波抑制效果進(jìn)行了定量分析,闡述了應(yīng)用不同雜波抑制方法時(shí)可能造成雷達(dá)探測(cè)結(jié)果圖像中非目標(biāo)區(qū)域出現(xiàn)雜波殘余的原因,并對(duì)各雜波抑制算法的適用前提和優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行總結(jié)比較,為算法擇優(yōu)提供依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：透視成像SAR 耦合雜波對(duì)消 參數(shù)估計(jì) 雜波抑制性能
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN957.52
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 超寬帶合成孔徑雷達(dá)的發(fā)展12-15
• 1.2.2 超寬帶合成孔徑雷達(dá)干擾抑制技術(shù)15-16
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)16-18
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)安排18-19
• 第2章 雷達(dá)工作體制及耦合雜波模型19-27
• 2.1 小目標(biāo)透視成像雷達(dá)掃描方式19-21
• 2.2 雷達(dá)工作機(jī)制及接收信號(hào)模型21-24
• 2.2.1 雷達(dá)工作機(jī)制21-23
• 2.2.2 雷達(dá)接收信號(hào)模型23-24
• 2.3 耦合雜波的電磁模型24-26
• 2.3.1 收發(fā)天線直接耦合波電磁模型24
• 2.3.2 介質(zhì)表面反射波電磁模型24-26
• 2.4 小結(jié)26-27
• 第3章 單對(duì)天線小目標(biāo)透視成像雷達(dá)雜波抑制算法原理27-51
• 3.1 空?qǐng)鼍皩?duì)消法27-29
• 3.1.1 基本原理27-28
• 3.1.2 處理流程28-29
• 3.2 均值對(duì)消法29-31
• 3.2.1 基本原理29-30
• 3.2.2 處理流程30-31
• 3.3 區(qū)域均值對(duì)消法31-34
• 3.3.1 基本原理31-33
• 3.3.2 區(qū)域劃分原則33
• 3.3.3 處理流程33-34
• 3.4 預(yù)存直耦波參數(shù)估計(jì)對(duì)消法34-37
• 3.4.1 基本原理35-37
• 3.4.2 處理流程37
• 3.5 算法有效性驗(yàn)證37-50
• 3.5.1 CST仿真驗(yàn)證37-43
• 3.5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證43-50
• 3.6 小結(jié)50-51
• 第4章 天線陣小目標(biāo)透視成像雷達(dá)雜波抑制算法原理51-71
• 4.1 空?qǐng)鼍皩?duì)消法51-53
• 4.1.1 基本原理52-53
• 4.1.2 處理流程53
• 4.2 掃描線均值對(duì)消53-56
• 4.2.1 基本原理54-55
• 4.2.2 處理流程55-56
• 4.3 區(qū)域掃描線對(duì)消法56-58
• 4.3.1 基本原理56-57
• 4.3.2 掃描線劃分原則57
• 4.3.3 處理流程57-58
• 4.4 預(yù)存直耦波參數(shù)估計(jì)對(duì)消法58-60
• 4.4.1 基本原理58-59
• 4.4.2 處理流程59-60
• 4.5 算法有效性驗(yàn)證60-69
• 4.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹60
• 4.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果60-68
• 4.5.3 結(jié)論68-69
• 4.6 小結(jié)69-71
• 第5章 雜波抑制算法性能分析71-87
• 5.1 單對(duì)天線小目標(biāo)透視成像雷達(dá)雜波抑制算法比較71-77
• 5.1.1 算法復(fù)雜度分析71
• 5.1.2 雜波抑制效果及雜波殘余分析71-76
• 5.1.3 結(jié)論76-77
• 5.2 天線陣小目標(biāo)透視成像雷達(dá)雜波抑制算法比較77-86
• 5.2.1 算法復(fù)雜度分析77
• 5.2.2 雜波抑制效果及雜波殘余分析77-85
• 5.2.3 結(jié)論85-86
• 5.3 小結(jié)86-87
• 結(jié)論87-89
• 參考文獻(xiàn)89-95
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單95-96
• 致謝96

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