基于壓縮感知的探地雷達(dá)成像方法研究.pdf

1、探地雷達(dá)通過發(fā)射電磁波對(duì)媒介中的目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，通過目標(biāo)的反射和散射來實(shí)現(xiàn)淺表層目標(biāo)的成像。傳統(tǒng)的探地雷達(dá)成像算法為了實(shí)現(xiàn)高分辨率圖像成像效果，需要滿足奈奎斯特采樣定理，要求對(duì)探測(cè)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行高概率的采樣，獲取成像時(shí)所需要的數(shù)據(jù)，當(dāng)探測(cè)目標(biāo)空間區(qū)域很大時(shí)，探地雷達(dá)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)必須進(jìn)行多孔徑高密集度的采集信號(hào)，這樣會(huì)導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)占用較大的存儲(chǔ)空間，降低數(shù)據(jù)處理速度，而且使采集數(shù)據(jù)的時(shí)間也特別的長(zhǎng)。壓縮感知理論指出：當(dāng)原始信號(hào)可稀疏表示時(shí)，利

2、用很少的測(cè)量值可以通過最優(yōu)化的方法完全重構(gòu)目標(biāo)圖像。為了克服當(dāng)前探地雷達(dá)成像系統(tǒng)的以上缺點(diǎn)，本文在分析了探地雷達(dá)常規(guī)成像算法和壓縮感知理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了更加有效的成像算法。
　　 由于探地雷達(dá)探測(cè)空間區(qū)域的點(diǎn)散射目標(biāo)具有稀疏特性的特點(diǎn)，本文提出了基于壓縮感知理論的探地雷達(dá)成像算法。文章首先選用無載頻脈沖信號(hào)作為發(fā)射信號(hào)，研究了發(fā)射波在不同介質(zhì)中的傳播特性，利用收發(fā)分置的天線系統(tǒng)在壓縮感知理論的基礎(chǔ)上構(gòu)建探地雷達(dá)數(shù)據(jù)字典，建立其

3、成像模型；其次在研究了不同測(cè)量矩陣的基礎(chǔ)上，對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行線性投影，并使用求L1最小化范數(shù)的最優(yōu)化算法重構(gòu)原始目標(biāo)圖像。最后通過使用不同的測(cè)量矩陣和加入不同程度的噪聲，分析了隨機(jī)測(cè)量矩陣和噪聲信號(hào)對(duì)壓縮感知成像算法的影響。
　　 通過和常規(guī)的探地雷達(dá)反投影成像算法以及最小二乘法做進(jìn)一步的比較分析，壓縮感知成像算法在某個(gè)孔徑點(diǎn)對(duì)地下目標(biāo)的反射信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，減少了數(shù)據(jù)量的采集，并且隨機(jī)選取一部分孔徑進(jìn)行線性投影測(cè)量，即它