基于時間反演技術的超分辨率電磁成像算法研究.pdf

1、本文研究了基于時間反演(Time Reversal,TR)技術的時間反演算子類超分辨率電磁成像算法。一方面,針對利用信號子空間的時間反演算子分解法(DORT)成像分辨率低的缺點,本文提出一種基于時間反演與參數(shù)估計旋轉不變技術(ESPRIT)相結合的新型TR-ESPRIT算法用于單個目標快速成像。另一方面,針對現(xiàn)有的電磁時間反演算子分解法成像分辨率低而時間反演多信號分類法(TR-MUSIC)計算速度慢且需要大量內存的缺點,提出了一種利用信

2、號子空間DORT方法進行低分辨率目標成像區(qū)域快速掃描,然后利用噪聲子空間TR-MUSIC方法進行超分辨率目標成像的快速子空間算法。最后,針對子空間正交特性,本文還提出基于最小范數(shù)思想的時間反演最小范數(shù)(TR-Minimum Norm)及其迭代成像方法。
　　首先,一種基于時間反演技術的ESPRIT成像算法在本文提出并用于單目標快速高精度成像。由于TR-ESPRIT算法采用了信號子空間,因此具有計算速度快的優(yōu)點,其次利用了ESPRI

3、T的旋轉不變性,所以又保持了ESPRIT算法的高分辨率特性,與同樣利用信號子空間的DORT算法相比,TR-ESPRIT在分辨率上遠遠高于DORT方法,但由于旋轉不變性與噪聲強度相關聯(lián),因此抗噪性能有一定程度的減弱。
　　其次,本文針對超分辨率成像模型DORT算法與TR-MUSIC算法進行了深入研究,在兼顧信號子空間的穩(wěn)定性、抗噪聲強及噪聲子空間分辨率高的優(yōu)勢下,提出了一種快速子空間成像方法。方法分兩步:一、采用小于半波長的低分辨率

4、信號子空間DORT方法判斷出預估區(qū)域;二、采用二十分之一波長量級的超分辨率噪聲子空間TR-MUSIC方法進行目標區(qū)域成像。與傳統(tǒng)DORT和TR-MUSIC方法相比,快速子空間法在計算速度與內存消耗上都有巨大優(yōu)勢。同時,快速子空間方法既可以用在單陣列的回波模式下,又可以用在收發(fā)分置的傳輸模式下。
　　最后,基于子空間正交技術,提出了一種時間反演最小范數(shù)及其迭代成像算法。相比于TR-MUSIC方法,TR-Minimum Norm方法使