基于压缩传感的雷达图像重构方法研究

• 作 者: 李凯
• 机 构: 燕山大学
• 出 处: 燕山大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 压缩传感 雷达 探地雷达 混沌二相码 步进频率 光滑l0范数 l1范数

在传统的雷达数据采集系统中,奈奎斯特—香农抽样定理是必须遵循的基本原则。受到该定理的限制,传统雷达在提高分辨率和满足实时性要求的同时,面临高采样率、快处理速度、大存储容量等问题的挑战。压缩传感理论是将信号表示的稀疏性先验知识结合到信号重构过程中,从远小于奈奎斯特抽样率的抽样点中重构原始信号,从而有效降低传感器和抽样系统的复杂性。本文依据点散射目标在成像空间的稀疏性,将压缩传感思想应有到雷达系统中,从以下几方面进行了深入研究:首先,本文详细的阐述了压缩传感理论;同时对雷达成像理论进行了介绍,并仿真实现了转台模式下逆合成孔径雷达成像。其次,本文将压缩传感思想与混沌二相码雷达相结合。依据混沌相位编码信号是一种伪随机码,将成像问题转化为字典选择问题来处理,对接收的回波进行非线性投影来降低采样频率,通过最小化光滑l0范数重构成像。仿真结果表明,本文方法在有效降低采样频率的基础上,获得了较高质量的成像效果,并且对噪声具有一定的自适应性。最后,本文将压缩传感思想应用到步进频率探地雷达中,针对步进频率扫频时,数据采集速度低的这一缺点,在每一个合成孔径点随机选取一部分离散步进频率进行扫频,构成非线性解码模型,分别应用光滑l0范数和l1范数最小重构成像。仿真结果表明,压缩传感算法在有效降低扫频时间的基础上,获得了比频域反投影算法更好的成像效果;与基于l1范数最小成像算法相比,光滑l0范数成像算法具有抗噪性好,分辨率高等优点。