发布时间 : 星期六 文章基于压缩感知的SAR雷达成像后面附有程序更新完毕开始阅读a16d356731126edb6f1a10bf
大学本科生毕业设计（论文）
并分块，把每块的和视为一个测量，成为随机预调制求和或随机解调器。压缩感知在AIC及UWB回波信号检测中的应用实质上就是采用了随机解调的测量方式。归纳起来，快时间域的数据获取体质与发射波形密切相关，可采用波形设计、调制和降采样，而慢时间域则采用随机采样方式。其中，波形设计主要考虑两个因素：一是RIP，二是对噪声和杂波的稳健性。对于分布式成像雷达，测量矩阵还依赖于场景的稀疏构成及多站几何有关的基函数，多站几何配置对测量矩阵性质的影响不容忽视。 4.5.4 雷达图像形成
Nyquist采样属于局部采样方式，其对应的信号重构算法是线性的；CS采用整体的非自适应测量方式，大大减少了数据采集量，但必须将高度非线性的稀疏约束并入重构过程，付出的代价是信号重构算法的软件成本。对雷达数据进行稀疏性建模，并确定观测模型后，即可采用非线性重构算法生成雷达图像，算法的好坏直接影响到压缩感知理论能否走向实用。为满足雷达成像或数据处理的实时性要求，克服测量噪声及模型误差的影响，重构算法需具有快速稳健性。因此，雷达图像重构算法的研究主要集中在减少测量数、增强稳健性和降低复杂度上。
目前为止出现的重构算法可归为凸优化、贪婪追踪和组合算法三大类，此外的Bayesian和非凸优化方法目前还没有严格的理论证明。每种算法都有其固有的优缺点，许多组合算法特别快，但对采样结构有较严格的要求；凸松弛算法需要的测量数最少，精度高，但有繁重的计算负担；贪婪追踪，特别是ROMP、CoSaMP、SubspacePursuit（SP）是运行时间和采样效率的折衷产物。但现有的贪婪算法大都存在两个明显缺陷，即需要信号的稀疏度作为先验信息且抗噪能力较差。Thong T.Do等人提出的稀疏自适应匹配追踪（SAMP）和Hao Zhang等人提出的自适应正交匹配追踪（AMOP）能够在没有目标信号稀疏度先验信息的情况下重构信号，具有一定的“自适应”性。另外，针对雷达目标场景的非理想稀疏性，可采用混合/多尺度压缩感知，即对粗尺度信息采用传统线性采样和重构，对精尺度信息采用压缩采样技术重构。当然，对于雷达图像重构问题，现有算法是否适用、是否快速稳健仍有待进一步研究。
综上所述，压缩感知的三大核心思想即为稀疏表示、测量矩阵和重构算法。
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4.5.5 仿真实验
本小结通过仿真实验对比基于传统脉压SAR成像和基于压缩感知SAR成像，仿真流程图如图4-6所示，仿真参数见表4-1，观测目标为一个孤立点目标。基于传统脉压成像实验中，脉压过程采用匹配滤波实现；基于压缩感知成像实验中，数据量为50%，重构算法采用正交匹配追踪法（Orthogonal Matching Pursuit）。
回波信号回波信号Nyquist测量压缩测量距离向脉压距离向重构方位向脉压方位向脉压图像图像（b）基于压缩感知
（a）基于传统脉压图4-6 仿真流程图
表4-1 仿真参数
参数 脉冲宽度 信号带宽 载频 方位采样率 飞行速度 中心距离 数值 10 20 9.4 单位 ?s MHz GHz Hz m/s m 600 200 20000 仿真结果如图4-7和图4-8所示。
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（a）距离压缩 （b）目标图像
图4-7 基于传统脉压的目标成像
（a）距离压缩 （b）目标图像
图4-8 基于压缩感知的目标成像
对比图4-7和图4-8，可以看出，采用匹配滤波方法得到的距离压缩结果有旁瓣，而采用压缩感知方法所得到距离向压缩结果中旁瓣被明显抑制。
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第5章 总结与展望
5.1 本文的工作总结
合成孔径雷达（SAR）成像技术是近半个世纪发展起来的一项高新技术，它不仅在军事方面获得了广泛的应用，民用方面也具有重要的实用价值。它的突出特点是具有很高的方位分辨率，所以在国内外都受到相当程度的重视。经过很多科技研究人员的努力，无论是理论或实践方面都取得了相当大的进展。但是，随着技术的应用范围扩大以及进一步实用化的要求还会对理论研究方面提出更高的要求，许多技术还需要进一步的完善。
压缩感知理论是一种新的、正在蓬勃发展的且对信号处理将产生深远影响的理论，它是对传统理论的颠覆，使得信号获取和压缩步骤一并实现，省略了高速采样得到大量数据然后再抛弃大部分数据实现压缩的中间过程，从而减少了传输成本和处理成本。
本文在介绍压缩感知理论以及合成孔径雷达成像的基础上，分别对传统的合成孔径雷达成像与基于压缩感知的合成孔径雷达成像进行了仿真实验。通过这几个月的学习与努力，终于完成了本课题的内容。在这几个月的学习生活里，我通过进一步的学习加深并且巩固了对MATLAB语言的理解，并对雷达的概念思想以及雷达成像的原理进行了初步的学习。除此之外还学习到了关于压缩感知的新的知识，开阔了眼界，扩展了知识层面，加深了研究思想，为我下一步的学习与工作打下了比较坚实良好的基础。
总的来说，我的这次毕业设计基本上达到了预期的目的，但是在学习研究的过程中还是存在许多的问题，也发现了自己的不足。对新学习的内容理解还比较浅显，并且缺乏实际应用的能力。这一切都使得我在日后的学习生涯中要更加严格要求自己，更加努力，希望可以通过自己的实践行动提升自己的能力。
5.2 展望
随着科学技术的发展，合成孔径雷达技术正朝着能够为人们提供更广、更丰富的目标信息的方向发展。未来合成孔径雷达技术的发展趋势主要有：高分辨率和超高分辨率成像；多波段，多极化，可变视角和多模式；能够产生目标三维图像的干涉合成孔径雷达；移动目标成像；实时SAR成像处理器。其中追求更高分辨率成像是SAR技术发展的核心。
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