太赫兹调频连续波雷达成像算法研究

摘要

太赫兹(Terahertz，THz)波有利于产生大带宽信号，同时其非电离属性对人体无害，故而THz技术在高分辨率成像及人体安全检查等方面具有广泛的应用前景。本文对太赫兹调频连续波(Terahertz Frequency Modulated Continuous Wave，THz-FMCW)雷达成像算法进行了研究。 论文介绍了工作频率为170GHz～220GHz的THz-FMCW雷达成像系统，建立了THz-FMCW雷达信号模型，给出了合成孔径技术原理。 论文研究了基于波数域的THz-FMCW雷达成像算法。首先推导了基于RMA的THz-FMCW雷达成像算法流程，针对RMA中存在的计算复杂问题，给出了一种基于NUFFT的THz-FMCW雷达成像算法。通过点目标仿真和实测数据成像实验，对两种基于波数域的THz雷达成像算法进行了验证，并对算法性能进行了对比分析。 论文分析了基于压缩感知(Compressive Sensing，CS)的THz-FMCW雷达成像算法。阐述了压缩感知理论的概述，推导了基于压缩感知的THz-FMCW雷达成像算法的流程。研究了基于OMP算法、CoSaMP算法、SL0算法、NSL0算法以及基于RVM的BCS算法的THz-FMCW雷达成像重构算法，推导了各重构算法的流程，通过点目标仿真和实测数据成像实验，对上述THz-FMCW雷达成像重构算法进行了有效性验证。以成像算法重构时间、算法重构误差作为评价标准对基于CS的THz-FMCW雷达成像重构算法进行了性能评估。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1研究背景及意义

1．2国内外综述

1．2．1太赫兹雷达成像系统综述

1．2．2雷达成像算法研究综述

1．3论文研究内容及章节安捧

2太赫兹调频连续波雷达成像理论基础

2．1．1 FMCW太赫兹冒达成像系统

2．1．2系统扫描方式

2．2太赫兹调频连续波信号模型

2．3合成孔径技术

2．3．1距离向分辨率

2．3．2方位向分辨率

2．4本章小结

3基于波数域的太赫兹雷达成像算法

3．1．1基于RMA的THz-FMCW雷达成像算法分析

3．1．2 Stolt插值简述

3．1．3基于RMA的THz-FMCW雷达成像仿真及实测数据成像

3．2基于NUFFT的THz-FMCW雷达成像算法

3．2．1 NUFFT概述

3．2．2基于NUFFT的THz-FMCW雷达成像算法分析

3．2．3基于NUFFT的THz-FMCW雷达成像算法仿真及实测数据成像

3．3RMA与NUFFT算法性能分析

3．4本章小结

4基于压缩感知的太赫兹雷达成像算法

4．1压缩感知概述

4．1．1信号的稀疏表示

4．1．2测量矩阵

4．1．3重构算法

4．1．4基于压缩感知的THz-FMCW雷达成像算法分析

4．2基于贪婪迭代重构算法的THz-FMCW雷达成像算法

4．2．1 OMP算法

4．2．2 CoSaMP算法

4．2．3仿真及实测数据成像分析

4．3基于凸优化重构算法的THz-FMCW雷达成像算法

4．3．1 SL0算法

4．3．2 NSL0算法

4．3．3仿真及实测数据成像分析

4．4基于贝叶斯框架重构算法的THz-FMCW雷达成像算法

4．4．1基于RVM的BCS重构算法

4．4．2仿真及实测数据成像分析

4．5重构算法性能分析

4．6本章小结

5总结与展望

5．1总结

5．2展望

致谢

参考文献

附录