基于Stolt偏移的探地雷达合成孔径成像研究

对探地雷达数据进行合成孔径处理可提高探地雷达图像的分辨力,有利于对地下目标的探测及精确定位.文中提出了一种新的stolt偏移插值实现方法,用于探地雷达合成孔径成像,它能克服传统方法中偏移能量不集中的缺点并保持处理速度快的优点,通过对实测数据进行处理,其结果表明该方法取得了很好的效果.     

最小熵谱外推技术及其在雷达超分辨中的应用

最小熵谱外推技术是一种非参数方法。它利用熵作为信号分辨率的度量，熵越小则信号分辨率越高。基于最小熵准则对信号的频谱进行外推，就可以提高信号的分辨率。文中提出将最小熵谱外推技术用于实现步进频率雷达距离超分辨；计算机仿真结果表明，采用该方法比采用AR参数模型法获得的图像具有更高的距离分辨率。类似的，采用该方法来实现ISAR方位超分辨也同样获得了很好的效果。     

基于相移偏移和匹配追踪的探地雷达成像方法

把非均匀采样快速傅里叶变换(NUFFT)算法引入到探地雷达(GPR)成像的相移偏移算法中,避免了常规相移算法中的插值运算,实现了相移偏移的高精度快速计算;把最小二乘原理引入到匹配追踪(MP)算法中,克服了MP算法中寻找最优原子的耗时过程,并使用解析道和解析子波,实现了GPR信号谱分解的快速计算。然后,综合改进的相移偏移方法与最小二乘匹配追踪算法,提出了一种计算GPR偏移成像结果振幅谱和相位谱的方法,更有效地反映地下媒质的结构特征。模拟资料和实测资料的测试结果表明:相对单纯相移偏移方法,该综合方法能有效压制噪声,极大地改善含噪声资料的成像质量,而且,综合分析幅度谱和相位谱,可以提高识别和圈定目标体的能力。     

伪随机序列编码脉冲信号在探地雷达中的应用研究

超宽带编码雷达探测地下介质时,回波信号不可避免地受到噪声影响,这会对数据解释带来一定困难. 频率-波数（f-k）滤波方法可以有效滤除部分噪声,但其对高频段的滤波效果欠佳. 针对此问题,本文提出一种改进的f-k滤波方法,即根据频率和波数的分布情况,设置不同的视速度阈值进行分段处理,提高高频段的视速度阈值,有效滤除了高频段的噪声. 实验结果表明,经本文方法处理后的图像熵较传统方法处理后的图像熵减小了6%,具有良好的噪声抑制效果.

     

SAR成像中一种改进的最小熵多普勒调频率估计算法

多普勒调频率是SAR高分辨成像中的重要参数。当波束宽度较窄时，最小熵法可以获得较好的效果。但在搜索最优多普勒调频率时，每搜索一次都要对整个数据矩阵进行方位压缩并求熵，计算量较大。本文提出了一种将距离压缩后的数据矩阵按照聚焦深度分块搜索最优多普勒调频率的方法，分别从降低计算量和提高不同距离单元多普勒调频率精度两个方面对该方法进行讨论。实测数据及仿真数据的成像结果证明了此方法的可行性。     

基于最小熵的机动目标雷达检测

机动目标速度的不稳定会导致雷达回波产生时变的多普勒调制,即多普勒频率徙动（Doppler frequency migration, DFM）。在相参积累过程中,这将造成信号在多普勒维上散焦,积累增益降低,目标难以被检测。当前针对DFM的补偿研究大多集中于含有二阶速度分量的匀加速目标,对于含有三阶以及更高阶运动的补偿算法还需进一步完善。本文以最小熵为代价函数,利用迭代寻优的方式,提出了一种通用的高阶运动补偿算法。该算法通过仿真以及实测数据验证,被证明能够高效准确地估计出机动目标的高阶运动分量,从而有效补偿DFM引发的散焦问题,提高积累增益,完成机动目标的相参积累检测。      

一种基于最小熵准则的鸟类目标ISAR成像新方法

用线性调频步进体制高分辨雷达对鸟类目标进行ISAR成像是一个全新且重要的技术途径.鸟类目标振动翅膀带来严重的微多普勒效应,直接利用距离-多普勒成像算法效果欠佳.在分析了线性调频步进体制ISAR成像原理的基础上,提出了一种基于最小波形熵准则的谱图拼接成像方法,明显改善了鸟类目标成像效果.仿真结果证明了其可行性和有效性.     

基于多偏移距探地雷达数据的包络-波形反演

全波形反演(FWI)通过综合利用波场的运动学和动力学特征来实现对地下介质的高精度建模,是最具潜力的反演方法之一。目前,全波形反演仍面临诸多亟待解决的问题,最著名的就是初始模型依赖性问题。低频成分对于恢复长波背景速度结构进而构建初始模型至关重要,但是实际采集的探地雷达(GPR)数据中往往存在低频信息不足的情况,导致全波形反演难以获得理想的结果。为此,该文提出基于地面多偏移距雷达数据的包络-波形反演方法,利用包络波场携带低频信息的特征来构建大尺度背景模型,同时又实现了对小尺度弱扰动目标体的精细刻画。在原始记录低频成分缺失的情况下,通过与常规全波形反演方法进行对比表明：包络-波形反演方法能够有效重构缺失的低频成分,提高对地下大尺度背景构造和细节信息的成像效果。     

基于最小熵的斜视SAR多普勒调频率估计

多普勒调频率是实现高分辨SAR成像的重要参数。机载SAR成像惯用的子孔径相关法(Map Drift,MD)是基于一个点目标回波数据模型提出的,与实际情况严重不符,且不适用于低对比度地域回波的参数估计,有时甚至完全失效。文中提出一种基于图像最小熵准则的多普勒调频率估计算法。该算法不基于任何回波数据模型,采用搜索方式实现最小熵准则解卷积,其突出优点是:鲁棒性强,其聚焦效果不依赖于回波数据,在无明显特征场景下尤为突出。实测数据的成像效果验证了该方法的可行性及有效性。     

基于偏移技术的探地雷达SAR成像方法

BP方法是探地雷达最常用的成像方法,通过调整回波延时完成成像过程。由于地下介质与空气的介电特性不一致,电磁波在传播过程中传播路径和传播速度会发生改变,在调整回波延时过程中,需要实时计算电磁波的传播路径,而且BP方法本身具有计算量大的缺点,造成成像效率低。为了提高计算效率,本文采用地震波处理中的偏移技术完成地下目标的成像。通过实测数据的验证,偏移成像方法不但可以实现地下目标的成像,而且计算量小,成像效率高。      

探地雷达近场三维距离偏移成像算法

在距离偏移算法基础上提出了近场条件下的探地雷达三维成像方法,同时对后向投影钟法进行了讨论。理论分析表明：近场三维距离偏移算法与后向投影算法相比,能在较大程度上减少运算量。利用试验数据对两种算法分别做了成像研究,验证了近场三维距离偏移箅法的正确性及其实时处理能力。     

ISAR成像快速最小熵相位补偿方法

针对逆合成孔径雷达(ISAR)成像,该文提出一种快速运动补偿算法,该算法基于二维图像熵,并通过相位补偿的快速迭代,使图像熵逐渐达到最小,从而实现雷达像的自聚焦.实测数据处理结果表明,同现有方法相比,该方法不仅保证熵意义上的最佳聚焦效果,而且还具有较高收敛速度。     

基于最小熵聚类的社团检测算法

提出一种基于最小熵的社团结构检测算法。首先用模糊关系表示交互网络,一种基于熵的测度来确定模糊关系的隶属度,且熵越小,节点越相似。然后提出一种新的模糊关系合成规则,通过应用该规则,模糊关系被转换为最小关系。最后,通过熵的值把这个最小模糊关系划分成一个个社团。在人工网络与真实网络中的测试结果表明,该算法可以有效地识别社团结构。     

压缩感知理论在频率步进探地雷达偏移成像中的应用

该文针对频率步进探地雷达的具体工作过程,利用目标成像空间的稀疏性提出了一种基于压缩感知理论的频率步进探地雷达偏移成像算法,成像过程中首先采用杂波抑制方法在频率域去除直达波,同时利用交叉验证算法来估计成像过程中的正则化参数,最后基于稀疏约束最优化方法实现对地下目标成像,仿真和实验数据表明了该算法的可行性和有效性。     

压缩感知理论在探地雷达三维成像中的应用

该文基于探地雷达成像目标空间的稀疏特性,提出了探地雷达中的随机孔径压缩感知3维成像方法,该方法在单道数据获取中应用压缩感知减少采集数据量的同时,在x-y测量平面上随机抽取部分孔径位置进行测量,以少量的测量孔径和测量数据获得重建目标空间的足够信息,同时该文研究了噪声以及测量矩阵对算法性能的影响。结果表明,随机孔径压缩感知成像算法比传统后向投影算法所需数据量少,成像效果好,目标旁瓣小,对噪声的鲁棒性更好。     

基于鲁棒Capon波束形成的探地雷达成像算法

传统的探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)成像算法属于非自适应方法,其成像结果中存在较强的旁瓣和杂波干扰,而自适应方法具有很强的干扰抑制能力。该文利用鲁棒Capon波束形成(Robust Capon Beamforming, RCB)理论,提出了一种自适应的基于RCB的GPR成像算法,不仅考虑了GPR工作场景下电磁波折射现象,同时研究了适用于GPR成像的协方差矩阵构造方法。所提算法可大幅降低成像结果中旁瓣和杂波能量,并在一定程度上提高成像分辨率,实测数据的实验结果证明了算法的有效性。     

基于探地雷达的地下管线埋深估计方法

探地雷达已经成为城市地下管线,尤其是非金属管线探测的重要手段之一,但由于地下介质复杂,利用探地雷达估计地下管线埋深时仍存在精度不足和抗干扰能力弱等问题。本文提出使用三维速度谱方法来估计雷达剖面中的地下管线埋藏深度,通过自动扫描双曲线反射信号来计算出电磁波在地下介质中的传播速度。仿真数据和实际数据表明,三维速度谱方法估算的速度值与真实值之间的误差小于3.8%。最后,使用估算的速度值对探地雷达剖面进行背向传播偏移处理,获取准确的地下管线埋深。     

ISAR成像最小熵自聚焦与相位补偿的一致性分析

该文对ISAR成像的最小熵自聚焦(Minimum Entropy Auto-focusing,MEA)与相位补偿之间的一致性问题进行深入研究,文中的数学推导证明了对于ISAR距离-多普勒成像,相位补偿后的剩余相位误差为0时的相位补偿量不一定是ISAR图像熵函数的极小点,这与ISAR成像目标有关.仿真实验也表明使ISAR图像熵最小时的相位补偿剩余相位误差却未必为0,只有当目标本身的图像熵不大于任何非零剩余相位误差所对应的成像结果的熵时,ISAR成像的最小熵自聚焦才与相位补偿一致.     

基于时间反转的探地雷达多目标成像算法研究

时间反转成像算法用于探地雷达多目标成像时,由于各个目标体的能量聚焦时刻和聚焦能量的强度都不相同,使得智能识别局部能量聚焦时刻成为该算法的瓶颈。为了实现时间反转成像算法用于探地雷达多目标成像,首先在B-Scan 中检测到潜在目标双曲线位置,然后用窗口框出各个潜在目标体的“空间-时间”位置,之后将该“空间-时间”窗口转化为待成像区域中的“位置-埋深”窗口,并对各个潜在目标窗口分别进行时间反转成像,虚假目标不存在能量聚焦,进而剔除虚假目标,实现多目标成像。实验结果表明:该算法能较好地实现多目标成像,由于该算法只对潜在目标窗口进行成像,而不是对整个待成像区域进行成像,大大提高了成像效率。