直线轨迹非相干合成孔径激光雷达算法研究

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1、硕士学位论文直线轨迹非相干合成孔径激光雷达算法研究RESEARCHONALGORITHMOFLINEARTRAJECTORYINCOHERENTLYSYNTHETICAPERTURELADAR赵本瑞哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：O434.3学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文直线轨迹非相干合成孔径激光雷达算法研究硕士研究生：赵本瑞导师：张宇教授申请学位：理学硕士学科：光学所在单位：理学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O434.3U.D.C:535Dissertatio

2、nfortheMasterDegreeinScienceRESEARCHONALGORITHMOFLINEARTRAJECTORYINCOHERENTLYSYNTHETICAPERTURELADARCandidate：ZhaoBenruiSupervisor：Prof.ZhangYuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：OpticsAffiliation：SchoolofScienceDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinI

3、nstituteofTechnology哈尔滨工业大学理学硕士学位论文摘要非相干合成孔径激光雷达将聚束模式合成孔径激光雷达的探测模型与计算机层析成像的数据处理方法相结合，实现了远距离的高分辨率成像，降低了合成孔径激光雷达的硬件实施难度。由于计算机层析技术的限制，目前的研究主要集中于圆周探测模式，为扩展其应用范围，本文将对直线探测模式下的成像算法进行研究，通过理论分析和仿真验证的方法讨论适用于直线轨迹模式的成像算法。本文首先对传统的成像算法进行了研究，对BP算法、FBP算法和ART算法进行仿真成像实验，对比分析了几种算法的成像性能，讨论了传统算法的局限性。针对采样角度

4、范围不足产生的图像畸变问题，利用多路径探测的工作模式进行改进，改善了传统算法的成像性能。本文探讨了压缩感知理论应用于直线轨迹非相干合成孔径激光雷达中的可行性，对GPSR算法和POCS-TV算法进行了仿真成像。与传统算法相比，压缩感知理论能够有效的降低成像所需数据量，并能够抑制采样角度范围不足产生的畸变现象。对GPSR算法的成像模型进行优化，对比分析了GPSR算法和POCS-TV算法的成像性能。本文对适用于直线轨迹的压缩感知求解模型和成像算法进行了进一步研究。对直线探测模式中产生图像畸变的原因进行分析，建立了适用于直线轨迹模式的求解模型。给出了适用于该模型的求解算法，

5、并对算法的成像性能进行分析。讨论了ART算法的数据一致性约束作用对压缩感知成像结果的影响。在此基础上，提出了基于ART辅助的GPSR-V+TV-H算法。分别在有噪声和无噪声的情况下，对算法进行仿真成像，验证了所提算法的优越性，并讨论了算法的适用范围。通过理论分析和仿真实验，本文实现了直线轨迹非相干合成孔径激光雷达的高分辨率成像，完成了对直线轨迹非相干合成孔径激光雷达的初步探索。关键词：合成孔径激光雷达；非相干探测；层析成像；压缩感知-I-哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractWiththecombinationofdetectionmodelofspotli

6、ghtsyntheticaperturelaserradaranddataprocessingmethodofcomputertomography,incoherentsyntheticaperturelaserradarachievestheremotehigh-resolutionimagingandreducesthedifficultyofthehardwareimplementationofthesyntheticaperturelaserradar.Becauseofthelimitationofcomputertomography,theresearc

7、hisfocusedonthecirculardetectionmode.Inordertoextendtheapplicationscopeofincoherentsyntheticaperturelaserradar,theimagingalgorithmwhichisapplicabletothelineardetectionmodeisstudiedbytheoreticalanalysisandsimulationexperiments.Thetraditionalimagingalgorithmisstudied.Thesimulationexper