穿墙探测雷达合成孔径成像算法的研究与实现

作     者：介利军 

作者单位：桂林电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：欧阳缮

授予年度：2011年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：超宽带 穿墙探测雷达 波束形成 合成孔径成像 加权成像 

摘      要：超宽带穿墙探测雷达( Ultra Wideband Through-wall Detection Radar ,UWB-TWDR)是一种基于超宽带技术及合成孔径技术的新型雷达,具有高分辨、强穿透性等优点,能够实现对墙等遮蔽体后运动目标的准确定位、跟踪及成像,具有及其重要的军事、民用价值。 本文研究了超宽带穿墙雷达的成像系统,重点讨论了合成孔径成像算法在超宽带穿墙探测雷达中的应用及其快速实现方法。主要工作概括如下: 1.结合超宽带信号的特点,从频域角度研究超宽带波束形成特性。文中给出了理论推导过程,并进行了仿真实验验证,为系统中基于超宽带波束形成技术的成像算法提供理论依据。 2.结合系统外场试验时的电磁干扰特点,对穿墙探测雷达回波信号进行建模。针对性的采用波形平均、中值滤波、小波降噪及奇异值分解等处理技术进行干扰抑制,实现回波数据的预处理。实验结果表明数据预处理效果明显。 3.针对试验系统中基于延时-求和波束形成方法的传统超宽带成像算法目标分辨率低、容易产生误判的缺点,采用最小方差无畸变响应波束加权及相关因子加权优化成像算法,并应用于隐藏活动目标的检测、跟踪及成像中。外场实验结果表明目标杂波比改善明显,成像分辨率得到提高。 4.为满足系统小型化、实时性的要求,文中深入研究了Cordic算法,并对其进行了改进。将改进的Cordic算法与牛顿迭代法,综合应用于穿墙探测雷达系统中,有效地降低了目标定位过程中耗时较大的平方与开方运算量。通过DSP仿真验证,优化后的算法大大增强了系统的实时处理能力。