太赫兹雷达高分辨ISAR成像方法研究

摘要

近些年来随着太赫兹( THz)波不断深入的研究以及太赫兹器件的发展,太赫兹波引起了世界各国的关注。太赫兹波的大带宽和高载频特性,使得太赫兹雷达逆合成孔径( ISAR)技术有巨大的应用前景。而在 Nyquist采样定理框架下必然会给THz雷达带来高采样速率和大数据量等问题,而压缩采样理论打破传统的奈奎斯特定理的硬性要求,能够对大带宽信号降采样,通过重构算法实现有用信息的重构。
　　论文围绕 THz雷达在高分辨的距离像和二维 ISAR成像方法展开研究,主要工作内容如下:
　　首先简单介绍了 THz雷达高分辨距离像和高分辨 ISAR成像的传统方法,包括脉冲压缩和距离-多普勒的 ISAR成像方法。重点研究了基于压缩采样的 THz雷达高分辨成像,利用压缩采样结构的模拟信息转换器( Analog-to-Information Converter;简称 AIC)进行欠采样,并用不同重构算法稀疏重构出高分辨距离像和ISAR成像,并分析不同重构算法的重构性能。
　　最后利用 THz波对微动目标的高度敏感性,比较了微波波段和 THz波段对同一微动目标的微多普勒反应。重点利用短时傅里叶变换和 WVD变换的方法分析 THz雷达目标的微多普勒,并采用广义 Radon变换( Generalized Radon Transform;简称 GRT)和后向投影变换( Back Projection Transform;简称 BPT)的方法对微动目标的简单散射点模型进行成像,并将成像结果与传统方法进行了对比。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.3 研究问题

1.4 研究内容

第二章 THZ雷达成像原理

2.1 一维距离高分辨成像原理

2.2 二维ISAR成像原理

2.3 仿真分析

2.4 本章小结

第三章 基于压缩采样的THZ雷达成像方法

3.1 THZ雷达信号压缩采样方法

3.2 THZ雷达高分辨距离成像仿真

3.3 基于压缩采样的THZ雷达ISAR成像方法

3.4 本章小结

第四章 空间微动目标ISAR成像

4.1 微动模型简介

4.2 THZ波与普通微波的微多普勒比较

4.3 THZ窄带雷达自旋目标的成像方法

4.4 小结

第五章 结束语

5.1 内容总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

研究生在读期间的研究成果

附录一：压缩感知理论概述

附录二：常见稀疏重构算法

B.1 凸松弛法及贪婪追踪算法

B.2 稀疏贝叶斯学习算法

B.3 基于FOCUSS类的算法