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穿墙雷达成像模式及算法研究

作　者: 敖卓均
导　师: 杨建宇
学　校: 电子科技大学
专　业: 信息获取与探测技术
关键词: 穿墙雷达成像 时域反转镜 互相关双曲线BP 随机稀疏阵列
分类号: TN957.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


穿墙雷达利用电磁波对建筑墙体等障碍物的良好穿透性，结合超宽带信号实现高距离分辨和大孔径实现高方位分辨，实现障碍物后目标的定位、跟踪和识别，可应用于城市巷战、反恐和灾难救援等军用及民用领域。穿墙雷达成像是穿墙雷达的重要实现方式，可实现人体位置及场景布局探测，是当前隐蔽目标探测技术中研究的前沿热点。本文围绕低信杂噪比条件下的高分辨成像问题，主要研究了穿墙雷达多通道BP成像算法和随机稀疏阵列多视角成像方法，主要内容为：1、针对建筑物封闭环境，根据电磁波传播特性，建立了穿墙雷达回波模型，分析了墙体对信号反射、折射和衰减的影响，以及多径回波的产生机理，为墙体补偿和多径抑制提供了理论基础。2、根据回波模型，提出了改进的BP成像算法，通过引入墙体对消和补偿环节，实现了穿墙成像的良好聚焦。3、采用简化格林函数描述时域反转镜（TRM）穿墙成像机理，并通过仿真验证了该算法在复杂多径条件下成像的可行性，且聚焦性能优于BP算法。4、提出了多通道互相关双曲线BP成像算法，与传统BP算法相比，能够有效改善图像方位分辨率，并且可以通过与传统BP成像的融合，弥补距离分辨率的损失。5、针对随机稀疏阵列多视角穿墙成像模式，提出了一种天线优化布局方式和基于M-N-K检测器的图像融合算法，在低信杂噪比图像中实现了目标稳健检测，以及建筑场景布局成像。通过仿真和实测数据，验证了上述方法的正确性和在典型现实穿墙探测场景中的可行性，为后续研究提供了良好的基础。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究动态  10-11
    1.2.1 成像技术  10-11
    1.2.2 天线探测模式  11
  1.3 本文的主要工作  11-13
第二章 穿墙雷达成像基本原理及成像算法  13-30
  2.1 穿墙雷达成像基本原理  13-17
    2.1.1 穿墙雷达回波模型  13-15
    2.1.2 目标回波模型  15-16
    2.1.3 宽带波束形成基本原理  16-17
  2.2 后向投影穿墙成像算法基本原理  17-21
    2.2.1 实测结果  18-21
  2.3 时域反转镜穿墙成像算法基本原理  21-29
    2.3.1 算法定义和解释  21-22
    2.3.2 穿墙雷达成像中的时域反转镜技术  22-23
    2.3.3 仿真结果  23-29
    2.3.4 仿真结论  29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 基于通道互相关的穿墙成像算法  30-46
  3.1 互相关 BP 成像算法  30-35
    3.1.1 算法描述  30-32
    3.1.2 仿真和结果分析  32-35
  3.2 基于通道互相关的双曲线 BP 成像算法  35-45
    3.2.1 传统 BP 成像算法  35-36
    3.2.2 通道间互相关原理  36-37
    3.2.3 双曲线 BP 成像  37-40
    3.2.4 仿真结果  40-45
  3.3 本章小结  45-46
第四章 基于随机稀疏阵的穿墙成像算法  46-55
  4.1 随机稀疏阵穿墙雷达成像基本原理  46-48
    4.1.1 回波模型  46-47
    4.1.2 工作模式和成像流程  47-48
  4.2 随机稀疏阵天线布局研究  48-51
    4.2.1 仿真设置  49-50
    4.2.2 仿真结果  50-51
    4.2.3 仿真结论  51
  4.3 建筑布局成像实验  51-54
    4.3.1 实验场景及操作  52-53
    4.3.2 成像结果  53-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章 结束语  55-57
  5.1 全文总结  55
  5.2 工作展望  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-62
攻硕期间取得的研究成果  62-63

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达设备、雷达站 > 雷达接收设备 > 数据、图像处理及录取
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