基于one-bit压缩感知的脉冲穿墙雷达成像方法研究

作     者：王志鸣 

作者单位：沈阳航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：屈乐乐;张宇

授予年度：2020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：脉冲穿墙雷达成像 单比特压缩感知 双层块稀疏性 多重观测矢量 稀疏重构 

摘      要：基于脉冲体制的穿墙雷达测量速度快、抗干扰能力强、分辨率高、穿透能力强,但脉冲穿墙雷达采集的数据量过于庞大,不利于信号的量化、传输。本文将单比特压缩感知应用在脉冲穿墙雷达成像领域,在保证准确成像的同时,最大程度降低成像数据量。本文主要的研究内容如下:(1)深入研究单比特压缩感知理论,将二进制迭代硬阈值算法(Binary Iterative Hard Threshold,BIHT)应用在脉冲穿墙雷达成像领域。在仿真实验中,将BIHT算法与传统后向投影算法(Back Projection,BP)的成像结果进行对比,结果表明,采用BIHT算法的单比特压缩感知成像质量更优异,并且成像所需数据量远小于传统BP成像。(2)针对脉冲穿墙雷达信号具有的双层结构稀疏性,提出一种基于双层块稀疏性的脉冲穿墙雷达单比特压缩感知成像方法。所提成像方法采用增强型二进制迭代硬阈值(Enhanced Binary Iterative Hard Threshold,E-BIHT)算法对场景进行精准重构,将双层块稀疏性应用在雷达成像过程中,提高对簇状目标的成像质量。仿真实验结果表明,所提成像方法与采用BIHT算法的成像方法相比,成像重构结果信噪比更高,对簇状目标有更加优异的成像性能。(3)针对多视角脉冲穿墙雷达测量模型,提出一种基于多重观测矢量(Multiple Measurement Vectors,MMV)的脉冲穿墙雷达单比特压缩感知成像方法。所提成像方法进行多组独立的单比特压缩感知测量,并将测量值集中传输至数据融合中心(fusion center,FC)进行处理,采用集中式二进制迭代硬阈值(Centralized Binary Iteration Hard Threshold,C-BIHT)算法对反射系数向量进行准确重构。仿真实验结果表明,所提成像方法在不同信噪比下都能对探测场景进行高质量成像。