微波探墙成像中的杂波抑制算法研究

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1、微波探墙成像中的杂波抑制算法研究郑梦2016年01月中图分类号：Tp732.1UDC分类号：621.3微波探墙成像中的杂波抑制算法研究作者姓名郑梦学院名称信息与电子学院指导教师龙腾答辩委员会主席教授申请学位工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年01月ClutterReductionAlgorithmResearchofIntra-wallMicrowaveImagingCandidateName：MengZhengSchoolorDepartment:SchoolofInformatio

2、nandElectronicsFacultyMentor:Prof.TengLongChair,ThesisCommittee:Prof.ChengHuDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：InformationandCommunicationEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：01.2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所

3、知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要合成孔径小目标透视成像雷达（PenetratingSAR）是近年来兴起的一种新体制雷达，这种雷达不仅可以获得高距离向和方位向分辨率，还具有良好的穿透能力，因此可探测埋藏于非金属（包括水泥墙、刨花板等）介质中的浅表层小目标并对小目标进行探测

4、和成像。然而，在合成孔径小目标透视成像雷达应用的过程中，由于目标与雷达距离短，雷达发射天线和接收天线的直接耦合波及接收到的介质表面反射波与有效目标回波在时域上无法有效的分离；同时，介质表面反射波和收发天线直接耦合波这两类耦合杂波的强度远远大于目标回波，极大的影响了雷达对目标的探测和成像，因此如何有效抑制耦合杂波就成为改善透视成像雷达系统性能至关重要的因素。本文针对合成孔径小目标透视成像雷达特点，分别提出了适用于单对天线体制和天线阵体制的杂波对消方法。主要内容如下：1.根据单天线和天线阵小目标透视成像雷达的不同工作机制及扫描方

5、式建立了两种体制下雷达的接收信号模型，并对小目标透视成像雷达的两类主要耦合杂波：收发天线直接耦合波和介质表面反射波建立电磁模型。2.针对单对天线体制小目标透视成像雷达的两类耦合杂波，基于基本的参数估计杂波对消方法：空场景对消法和均值对消法，提出了两种适用于探测粗糙表面介质的改进杂波对消方法：区域均值对消法和预存直耦波对消法，并详细阐述了上述杂波对消方法的原理和算法流程。仿真和实际实验结果证明这几种方法均能有效抑制单天线体制小目标透视成像雷达的耦合杂波并且不同程度的改善成像效果，提升系统性能。3.针对天线阵体制小目标透视成像雷

6、达的两类耦合杂波，基于天线阵体制和单对天线体制雷达的差异性，本文提出了适用于天线阵体制下的几种改进参数估计杂波对消方法，包括：空场景对消法、扫描线均值对消法、区域扫描线均值对消法和预存直耦波对消法，并详细阐述了上述杂波对消方法的原理和算法流程。实际天线阵雷达系统实际探测结果表明这几种方法均能有效抑制耦合杂波，大幅度改善探测成像效果和系统性能。4.对单对天线和天线阵体制小目标透视成像雷达适用的不同杂波抑制处理方法的计算复杂度及杂波抑制效果进行了定量分析，阐述了应用不同杂波抑制方法时可能造成雷达探测结果图像中非目标区域出现杂波残

7、余的原因，并对各杂波抑制算法的适用前提和优劣势进行总结比较，为算法I北京理工大学硕士学位论文择优提供依据。关键词：透视成像SAR;耦合杂波对消;参数估计；杂波抑制性能.II北京理工大学硕士学位论文AbstractPenetratingradarfordetectingnearsurfacetargetisakindofemergingradarsystemwhichhashighrangeandazimuthresolutionandfavorablepenetratingability,thuscanbeusedtodet

8、ect,discernandimagethesmalltargetsburiedintheshallowsurfaceofnon-metallicmedium(suchasconcretewallandplywood,etc.).However,intheprocessofapplicat