《基於張量壓縮感知的雷達目標三維成像技術》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由邱偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於張量壓縮感知的雷達目標三維成像技術
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：邱偉
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
壓縮感知雷達成像技術是當前國內外研究的熱點和難點，在降低數據採集、存儲和傳輸負擔以及提高成像質量等方面具有很強的套用潛力。目前該領域研究主要針對一維和二維雷達成像，然而，在對目標進行三維成像時，傳統壓縮感知成像方法需要將數據進行向量化操作，會帶來大規模最佳化問題求解以及大型字典和測量矩陣存儲等問題。本項目結合用於高維信號處理的張量理論和壓縮感知理論，從張量的視角突破傳統壓縮感知方法在高維信號處理中遇到的瓶頸，探索基於張量壓縮感知的雷達目標三維成像方法，研究內容包括：（1）雷達目標回波稀疏張量建模；（2）低存儲測量矩陣構造最佳化與雷達目標三維回波壓縮採樣方法；（3）快速穩健的雷達目標三維成像張量重構算法設計及實驗驗證。本項目所涉及的張量壓縮感知理論在三維雷達成像中的套用研究是一個具有前瞻性和挑戰性的課題，對新型雷達成像系統設計與實現以及高維信號處理具有重要的理論意義和實用價值。
結題摘要
壓縮感知雷達成像在降低數據採集、存儲和傳輸負擔以及提高雷達目標成像質量方面具有很強的套用潛力。但是，在三維成像套用中，常規壓縮感知方法通常將信號重排為向量再進行處理，面臨信息損失和大規模計算問題。本項目在深入研究雷達目標回波數據的低秩特性和雷達目標稀疏特性的基礎上，藉助張量這一處理高維問題的有力工具，提出一系列高效的雷達目標稀疏三維成像方法，主要包括：（1）基於散射中心理論，構造三維稀疏字典，建立雷達目標回波三維張量稀疏模型，更好揭示雷達目標回波、目標三維散射係數以及與頻率、方位和俯仰方向稀疏字典直接的關係；（2）利用回波的低秩特性和目標圖像的稀疏特性，根據不同的數據稀疏採樣方案，提出基於張量表示的三維成像方法，高效實現目標三維成像；（3）提出一種基於聯合低秩和稀疏先驗信息的雷達目標二維成像方法，能夠提高不同稀疏採樣方案下的目標成像質量；（4）基於信源的空域稀疏分布特性，面向L型陣列和均勻線性陣列，提出基於稀疏張量表示模型的到達角估計方法，能夠大幅度降低稀疏重構的計算複雜度。本項目在IEEE Trans. Image Processing 等權威期刊、會議發表學術論文8篇。相關研究成果有助於解決當前雷達目標三維成像數據量大、計算複雜度高等問題，促進稀疏表示理論和雷達成像技術的發展，為新型三維雷達設計與實現提供理論和技術支撐，並進一步將相關技術向水下目標探測、高光譜成像和核磁共振成像等套用領域拓展。
