基于壓縮感知的sar成像算法分析

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1、萬方數(shù)據(jù)哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，由作者本人獨(dú)立完成的。有關(guān)觀點(diǎn)、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)的引用已在文中指出，并與參考文獻(xiàn)相對應(yīng)。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者（簽字）：日期：年月日哈爾濱工程大學(xué)學(xué)位論文授權(quán)使用聲明本人完全了解學(xué)校保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的有關(guān)規(guī)定，即研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于哈爾濱工程大學(xué)。哈爾濱工程大學(xué)

2、有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件。本人允許哈爾濱工程大學(xué)將論文的部分或全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文，可以公布論文的全部內(nèi)容。同時(shí)本人保證畢業(yè)后結(jié)合學(xué)位論文研究課題再撰寫的論文一律注明作者第一署名單位為哈爾濱工程大學(xué)。涉密學(xué)位論文待解密后適用本聲明。本論文（□在授予學(xué)位后即可□在授予學(xué)位12個(gè)月后□解密后）由哈爾濱工程大學(xué)送交有關(guān)部門進(jìn)行保存、匯編等。作者（簽字）：導(dǎo)師（簽字）：日期：年月日年月日萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)基于壓縮感知的SAR成像算法研究摘要隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的高

3、速發(fā)展，信號的采樣以及處理顯得日益重要，尤其是基于原始Nyquist采樣定理的高頻信號采樣，對硬件系統(tǒng)的要求甚高，迫切需要一種可以打破傳統(tǒng)采樣模式的新技術(shù)以降低采樣頻率。在高分辨率雷達(dá)成像中較常用的是合成孔徑雷達(dá)（SyntheticApertureRadar，SAR），隨著研究的不斷深入，已經(jīng)提出并實(shí)現(xiàn)了許多可行的高分辨成像算法，但都受限于Nyquist采樣定理，面臨著采樣率高、數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)以及快速處理困難等問題。作為一種新的數(shù)據(jù)采集方法和信號處理方法，壓縮感知理論應(yīng)運(yùn)而生，使高速采樣的難題得到了解決的可能。本文針對上述亟

4、待解決的問題，研究了一種新的基于壓縮感知的SAR成像算法，可通過降采樣完成成像過程，以解決雷達(dá)信號的高頻采樣對硬件的超高要求。針對已有稀疏度估計(jì)方法存在的兩種缺陷提出一種更加合理快速的估計(jì)方法，并在詳細(xì)分析現(xiàn)有幾種稀疏重建算法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對它們進(jìn)行改進(jìn)及組合，提出了兩種新的算法。首先，在研究壓縮感知理論的基礎(chǔ)上，分析了使用壓縮感知理論進(jìn)行信號處理的流程，包括信號稀疏化、信號采樣和現(xiàn)有的信號重建算法，并對各種重建算法通過仿真分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。其次，研究了合成孔徑雷達(dá)成像的基本原理，論述了一些傳統(tǒng)的成像算法，如距離-多普勒算法、線頻調(diào)

5、變標(biāo)法以及距離徙動(dòng)法等。詳細(xì)介紹了距離-多普勒算法并給出了仿真結(jié)果，另外給出了兩種較常用的高分辨譜估計(jì)算法及其證明，并提出SAR技術(shù)面臨的問題：高速采樣對雷達(dá)系統(tǒng)中A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)及硬件電路的高要求，還有雷達(dá)數(shù)據(jù)本身不健全對分辨率的約束等。最后，基于壓縮感知在SAR中的應(yīng)用現(xiàn)狀，詳細(xì)研究了基于壓縮感知的SAR成像技術(shù)，推導(dǎo)了補(bǔ)空間匹配追蹤算法的理論過程，改進(jìn)了正交匹配追蹤算法和梯度追蹤算法，并將它們分別與補(bǔ)空間匹配追蹤算法結(jié)合，從而提出兩種新的信號重建算法，并通過MATLAB對它們進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。經(jīng)過仿真驗(yàn)證了這兩種改進(jìn)算法的正確性，并

6、且能夠得到高分辨率的雷達(dá)圖像，另外也可以對SAR圖像進(jìn)行壓縮及較好的重建，減少存儲(chǔ)和傳輸?shù)膲毫Γ抑亟ㄋ俣扔忻黠@的提升。通過理論分析及系統(tǒng)仿真驗(yàn)證表明，將壓縮感知理論應(yīng)用到雷達(dá)成像系統(tǒng)中的確可以解決高速采樣的問題，并且也可以得到高分辨率的圖像，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：壓縮感知；SAR成像；降采樣；信號重建算法萬方數(shù)據(jù)哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文萬方數(shù)據(jù)基于壓縮感知的SAR成像算法研究ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmoderninformationtechnology,thesignalsamp

7、lingandprocessingisincreasinglyimportant.SincethehighfrequencysignalsamplingbasedonoriginalNyquistsamplingtheoremhasahighdemandofhardwaresystem,anewtechnologywhichcanbreakthetraditionalmodeofsamplingisurgentlyneedtoreducethesamplingfrequency.SyntheticApertureRadar(Synth

8、eticApertureRadar,SAR)isakindofmorefrequentlyusedhighresolutionRadarimagingtechnology.Withthedeepeningoftheres