本文以認(rèn)知雷達中的感知技術(shù)為主,以波形優(yōu)化技術(shù)為輔,以多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）穿墻成像雷達為平臺,對認(rèn)知穿墻雷達的成像機理以及其他關(guān)鍵技術(shù)展開研究。論文的主要工作及創(chuàng)新點如下:在電磁環(huán)境信息感知技術(shù)方面,提出了基于最小統(tǒng)計的射頻干擾（Radio Frequency Interfence,RFI）在線估計方法,能夠提高電磁環(huán)境信息獲得準(zhǔn)確性;為了降低RFI抑制對墻后目標(biāo)信息的損害,本文亦提出了一種新的基于迭代稀疏重構(gòu)的RFI抑制方法,相比于現(xiàn)有的重構(gòu)類方法,本文的方法具有更好的弱目標(biāo)保護能力。在背景環(huán)境信息感知技術(shù)方面,提出了基于功率譜相干因子的擴展目標(biāo)增強成像方法,有效改善了傳統(tǒng)建筑物結(jié)構(gòu)成像中柵旁瓣電平較高的問題;為了進一步提高建筑物結(jié)構(gòu)成像性能,本文提出了基于相干因子增強的建筑物結(jié)構(gòu)稀疏成像方法,相比于傳統(tǒng)的稀疏成像方法,本文的方法具有更好的重構(gòu)穩(wěn)定性與收斂速度。在目標(biāo)信息感知方面,本文首先分析了墻后人體運動目標(biāo)對傳統(tǒng)雷達成像方法的影響,獲得了目標(biāo)最大允許速度的空間分布信息,對于墻后人體運動目標(biāo)探測中的鬼影雜波問題,提出... 

【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：209 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

典型的認(rèn)知雷達結(jié)構(gòu)[2]

國防科技大學(xué)研究生院博士學(xué)位論文第8頁(a)多系統(tǒng)穿墻探測示意(b)建筑物布局信息輔助人員探測圖1.2建筑物可視化示意圖[64]EdwardJ.Baranoski提出了基于模型的建筑物3-D結(jié)構(gòu)反演技術(shù)，設(shè)想在穿墻成像結(jié)果與仿真模型之間形成反饋迭代結(jié)構(gòu)，通過不斷降低實測回波與仿真模型之間的差異，最終得到精確的建筑物墻體、樓梯、門等的3-D結(jié)構(gòu)。不過報告本身也指出這一技術(shù)嚴(yán)重依賴于反卷積模型、先驗知識、傳感器性能等因素，實現(xiàn)難度非常大。建筑物3-D結(jié)構(gòu)反演雖然非常誘人，但對雷達系統(tǒng)、信號處理算法等的要求過高。實際上，建筑物的平面結(jié)構(gòu)布局信息往往就能給予用戶足夠的幫助，與建筑物的3-D結(jié)構(gòu)相比，獲取建筑物的二維平面結(jié)構(gòu)信息無疑更具性價比。因此，本文將穿墻探測中的背景信息主要定義為建筑物的二維平面結(jié)構(gòu)信息，并將其簡稱為建筑物結(jié)構(gòu)信息。2000年，美國斯坦福國際研究院（SRIInternational）DavidG.Falconer提出了建筑物平面雷達（FloorPlanRadar，F(xiàn)PR）的概念，設(shè)想采用機載SAR對目標(biāo)建筑物進行繞飛，通過雷達成像技術(shù)獲得建筑物內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息[66]。2004年，加拿大國防研發(fā)部（DefenceR&DCanada，DRDC）SylvainGauthier全面分析了單視角觀測模式（雷達只對建筑物的某一固定方向進行探測）下，發(fā)射超寬帶窄脈沖信號的穿墻雷達的探測性能，討論了如何利用后向投影（BackProjection,BP）算法與波速補償（墻體參數(shù)補償）技術(shù)對原始回波進行靜態(tài)映射（StaticMapping），從而獲得場景的背景環(huán)境信息[11]。2007年，DRDC的WalidA.Chamma針對有限時域差分（DiniteDifferenceTimeDomain，F(xiàn)DTD）算法的三維建筑物模型仿真數(shù)據(jù)[67]，通過在指定高度進行二維雷達成像處理來獲得室內(nèi)結(jié)構(gòu)的平面布局信息，證明采用MIMO穿墻雷達比單站雷達具有更“

嚼狀鏘低�，LamNguyen發(fā)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)以側(cè)視SAR模式工作時，車輛會使外墻回波再次反射，從而形成多徑效應(yīng)，如圖1.3(b)中黃色標(biāo)注所示，多徑效應(yīng)與外墻像平行。采用單一掃描方向只能獲得當(dāng)前視線方向上的墻體布局，CalvinLe進一步利用SIRE沿著兩個相互垂直墻體的掃描結(jié)果獲得了完整的建筑物結(jié)構(gòu)成像結(jié)果[73,74]。SIRE的實驗結(jié)果表明，利用雷達成像技術(shù)可以獲得非常有價值的建筑物結(jié)構(gòu)信息。但也應(yīng)注意到，建筑物結(jié)構(gòu)成像結(jié)果中，墻后存在較大范圍的拖尾，墻體自身也分裂成多個起伏的峰值。(a)SIRE雷達系統(tǒng)(b)建筑物結(jié)構(gòu)成像圖1.3SIRE雷達系統(tǒng)以及其獲得建筑物結(jié)構(gòu)成像結(jié)果[72]2009年，荷蘭應(yīng)用科學(xué)院（TNO）J.J.M.deWit等人報告了另一款叫做SAPPHIRE的建筑物3-D成像雷達[75,76]。與EdwardJ.Baranoski提出了基于模型的建筑物3-D結(jié)構(gòu)反演技術(shù)不同，SAPPHIRE并不能得到精確的建筑物3-D結(jié)構(gòu)，SAPPHIRE在方位向上采用SAR模式，在高度向上采用MIMO模式，從而獲得低分辨的建筑物三維成像結(jié)果。2012年第9屆歐洲雷達會議上，TNO的W.L.vanRossum報告了利用SAPPHIRE對室內(nèi)場景進行稀疏成像的結(jié)果，指出精確稀疏重構(gòu)面臨的困難是建立冗余字典所需的代價過于高昂[77]。2009年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院A.JudsonBraga等人設(shè)計出了一款裝載在移動機器人身上的小型穿墻成像雷達，如圖圖1.4(a)所示，可以工作在室內(nèi)環(huán)境中，以SAR模式實現(xiàn)高分辨靜止場景成像[78]，類似的思路可以追溯到2000年DavidG.Falconer提出的機器人平臺上的穿墻成像雷達[80]。2016年，美國密歇根大學(xué)BehzadYektakhah進一步擴展了這一方案，提出了全方向（All-Directions）建筑結(jié)構(gòu)探測方法[79]，系統(tǒng)收發(fā)分置，發(fā)射單元固定，接收單元繞發(fā)射單元繞圈運動，探測圈外的建筑物布局，全向探測的好

【參考文獻】：
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