基于壓縮感知的SAR成像算法研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(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)（Synthetic Aperture Radar，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、存儲以及快

2、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方法存在的兩種缺陷提出一種更加合理快速的估計方法，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

3、，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)變標(biāo)法以及距離徙動法等。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

4、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