基于压缩感知的双站ISAR成像研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS（电子科技大学图标）论文题目基于压缩感知的双站ISAR成像研究学科专业信号与信息处理学号20112120355作者姓名林冬指导教师范录宏副教授分类号密级注1UDC学位论文基于压缩感知的双站ISAR成像研究（题名和副题名）林冬（作者姓名）指导教师范录宏副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别信号与信息处理提交论文日期2014.3论文答辩日期2014.5学位授予单位和日期电子科技大学2014年6月答辩委员会主

2、席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。BISTATICISARIMAGINGALGORITHMBASEDONCOMPRESSEDSENSINGAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:SignalandInformationProcessingAuthor:LinDongAdvisor:LuhongFanAssociateProfessorSchool:SchoolofElectronicEngineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师

3、指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学

4、位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要双站逆合成孔径雷达（双站ISAR）相较于单站逆合成孔径雷达其作用距离更远，而且由于双站ISAR的收发雷达分置，它的抗干扰能力、抗截获能力等安全性能也更为出色，因此双站ISAR具有较高的民用及军用价值。但是正是由于收发雷达分置以及双站夹角，双站ISAR成像的分辨率低于相应的单站ISAR，且双站ISAR目标通常为非合作目标，其运动规律性未知，导致接收端雷达可能收到缺失不完整的回波信号，如果对此回波采用传统的奈奎斯特采样方法，无法得到无失真的目标图像，传统的解决方法是增大发射雷达信号的带宽来提高距离分辨率，而在信号缺失部

5、分利用线性插值或者全极点模型匹配法，但是这两种方法无法在双站夹角过大或者信号稀疏度过高时使成像结果达到理想分辨率。压缩感知（CompressiveSensing,CS）理论指出，在对稀疏信号进行采样时，可以对该信号进行远低于奈奎斯特采样率的压缩采样得到少量测量值，再采取合适的优化算法来重构原始信号。本文将压缩感知技术应用于双站ISAR成像中，针对实际情况中大双站夹角与稀疏孔径带来的成像低分辩问题，围绕相关重构理论，从以下几个方面展开了研究：（1）由传统信号采样理论的缺点引出压缩感知理论，着重阐述压缩感知技术中的三个最关键步骤：信号的稀疏表示、观测矩阵的构造以及信号的重构算法。为后文

6、基于压缩感知的双站ISAR成像算法奠定理论基础。（2）介绍传统的双站ISAR成像算法之一RD算法，分析该算法的分辨率。着重分析双站夹角大小对分辨率的影响、稀疏孔径对分辨率的影响，从而引出后文将压缩感知理论应用于大双站夹角ISAR成像中。（3）把压缩感知理论应用到双站ISAR成像算法中。先分析转台成像模型并用步进频率信号作为发射信号得到目标回波，再根据回波构造稀疏基以得到回波的稀疏表示，然后构造适当的观测矩阵，把信号投影到更低维的空间上得到观测样本，最后将问题转化成从观测样本中重构原始信号。在重构信号的问题上，利用贪婪算法和基于范数最小化的凸优化算法来解决。在理论研究后，通过仿真实验

7、对各算法成像的有效性进行了验证与分析。并对比了基于凸优化算法的GPSR重构算法、BP重构算法和基于贪婪算法的OMP重构算法以及GAPES重构算法。（4）通过仿真实验从重构误差、抗噪性能对各种重构算法进行了对比分析。关键词：压缩感知，双站ISAR，稀疏信号，高分辨，重构算法IABSTRACTABSTRACTComparedwithtraditionalinversesyntheticapertureradar(ISAR),BistaticISARhaslargerrad