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文檔簡介
1、微波凝視關(guān)聯(lián)成像是指利用位于靜止平臺的雷達(dá)對固定區(qū)域進(jìn)行成像,其可以實(shí)現(xiàn)對特定區(qū)域的連續(xù)凝視觀測和成像。傳統(tǒng)的凝視成像,也即實(shí)孔徑成像,其角度分辨率受實(shí)際天線陣列孔徑的約束,限制了其在實(shí)際中的應(yīng)用。因此研究一種既能實(shí)現(xiàn)凝視成像,又能突破傳統(tǒng)孔徑限制的角分辨率的成像系統(tǒng),對于開拓成像雷達(dá)的應(yīng)用范圍具有重要意義。
論文研究一種全新的基于時空兩維隨機(jī)輻射場的微波凝視關(guān)聯(lián)成像體制,通過構(gòu)造時空兩維隨機(jī)輻射場,繼而獲得更多的對目標(biāo)信
2、息的觀測樣本,最后聯(lián)合接收回波與演算所得的輻射場做關(guān)聯(lián)處理,實(shí)現(xiàn)波束內(nèi)的目標(biāo)分辨。論文的第一部分工作首先從物理過程出發(fā),利用時域電磁推導(dǎo)方法,初步建立了微波凝視關(guān)聯(lián)成像的數(shù)學(xué)模型,對比了分析傳統(tǒng)輻射場和時空兩維隨機(jī)輻射場的區(qū)別。從成像系統(tǒng)自由度和最優(yōu)分辨兩個角度提出利用輻射場的有效特征值個數(shù)來表征輻射場的時空兩維隨機(jī)性。最后根據(jù)上述理論分析,提出了一種基于隨機(jī)跳頻實(shí)現(xiàn)隨機(jī)輻射場的方法。
由于輻射場的時空兩維隨機(jī)特性,因此不
3、同于傳統(tǒng)的直接成像方式,這里需要聯(lián)合演算所得的時空兩維隨機(jī)輻射場和接收的散射回波做信息處理才能獲得反演的目標(biāo)圖像。另外,復(fù)雜的多收發(fā)陣列結(jié)構(gòu)也使得許多現(xiàn)有成像算法難以直接應(yīng)用到微波凝視關(guān)聯(lián)成像的信息處理中。論文的第二部分工作將微波凝視關(guān)聯(lián)成像的信息處理看作一個逆散射問題的求解,提出了基于Gram-Schmidt正交化的信息處理方法,其先對輻射場進(jìn)行Gram-Schmidt正交化處理,再與回波做相關(guān)運(yùn)算得到反演結(jié)果。為了解決有噪情況下反演
4、的不適定性問題,提出了基于TSVD、Tikhonov、Total Variation正則化的信息處理方法,最后通過仿真驗(yàn)證了所提信息處理方法的有效性。
論文第三部分針對稀疏目標(biāo)場景,研究基于壓縮感知(compressive sensing,CS)的信息處理方法。在已知目標(biāo)的稀疏先驗(yàn)信息情況下,可以利用較少的輻射場樣本與相應(yīng)回波做信息處理就可以獲得更高的空間分辨率。論文首先對CS數(shù)學(xué)模型和微波凝視關(guān)聯(lián)成像模型進(jìn)行細(xì)致的對比分
5、析,指出現(xiàn)有的CS重建算法應(yīng)用于微波凝視關(guān)聯(lián)成像的信息處理時會存在散射點(diǎn)的Off-Grid誤差問題。針對該問題,論文從貪婪迭代求解和Bayesian統(tǒng)計(jì)優(yōu)化兩個角度分別提出了基于迭代L(0)范數(shù)的最小二乘成像算法和基于迭代最大后驗(yàn)的稀疏自適應(yīng)校正反演算法,仿真驗(yàn)證了所提算法的有效性。
論文的前三部分工作都是針對凝視成像區(qū)域內(nèi)只有靜止目標(biāo)的情況,第四部分工作則研究運(yùn)動目標(biāo)的微波凝視關(guān)聯(lián)成像信息處理方法。首先分析了目標(biāo)運(yùn)動對前
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