基于稀布节点及时间反演的空中目标探测与成像方法研究

摘要

本文专注于探索基于稀布节点及时间反演的空中目标探测与成像方法，研究基于稀布节点时间反演技术的基本理论和工程应用，并在稀布节点的情况下对时间反演关键问题进行研究。 首先，论文通过数学推导和物理解释对时间反演聚焦过程和其基本原理进行了介绍。然后在信道传输矩阵即多静态响应矩阵的基础上构造时间反演算子，并得到了时间反演探测成像的算子分解法（DORT）伪谱和时间反演多信号分类法（TR-MUSIC）伪谱。 随后基于电磁场反转探测成像框架，对多天线激励下的应用场景进行了算法等效研究，最终把全波仿真电磁数据落实到对天线自身端口反射以及系统间传输响应的计算。其次，进一步地对不同的布阵探测成像场景，包括目标两侧稀疏布置传输、以及同侧回波式的应用进行了深入的方法考察，并研究了节点数目、节点间距、目标距离、目标数目以及噪声对探测成像效果的影响，初步得到了探测距离与节点间距的相关性，并对其进行了分析。结果表明在合理布置收发节点的情况下，能实现远距离空中目标的探测成像。更进一步，创新性地将稀布节点与TR-MUSIC算法结合，提出一种特定的节点排布方式，实现了远距离空中多散射中心目标的成像。 最后，通过对金属目标的时间反演探测成像实验证明了稀布节点及时间反演探测成像的可行性，为实际的工程应用提供了参考价值。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究工作的背景和发展动态

1.1.1 稀布探测节点和时间反演的研究背景概述

1.1.2 时间反演探测成像的发展动态

1.2 研究工作的意义和主要内容

第二章 时间反演技术的基本原理

2.1 时间反演基本理论

2.1.1 波动方程的时间反演解

2.1.2 时间反演的时空聚焦特性

2.2.1 信道传输矩阵相位补偿

2.2.2 时间反演探测成像方法

2.3 本章小结

第三章 基于格林函数的时间反演探测成像规律研究

3.1 时间反演算子

3.1.1 回波模式时间反演算子

3.1.2 传输模式时间反演算子

3.2.1时间反演算子的特征值分解

3.2.2 DORT伪谱及其成像算例

3.3.1时间反演多重信号分类法原理

3.3.2 TR-MUSIC伪谱及其算例

3.4.1 DORT与TR-MUSIC算例比较

3.4.2 时间反演算子法与传统时间反演方法

3.5 基于节点非等间距的时间反演探测

3.6 多频时间反演

3.7 不同参数对成像效果的影响

3.7.1基于不同辐射单元三维成像

3.7.2目标位置对成像效果的影响

3.7.3节点间距的影响

3.7.4节点数目影响

3.7.5噪声影响

3.7.6 远距离目标的探测

3.8 排布规则与伪目标点

3.9 本章小结

第四章 基于稀布节点及TR-MUSIC方法的多散射中心目标成像

4.1 基于稀布节点的空中目标成像

4.1.1 基于稀布节点的多散射中心目标成像

4.1.2 节点组网的生存能力

4.2散射中心位置对成像效果的影响

4.3 本章小结

第五章 电磁时间反演探测成像实验

5.1 实验目的

5.2 实验仪器

5.3 实验内容

5.4 实验步骤

5.5 实验场景及结果

第六章 结束语

6.1 本文工作的总结

6.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果