《時-空聯合壓縮感知3D超分辨雷達成像機理研究》是依託南京理工大學，由宋耀良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：時-空聯合壓縮感知3D超分辨雷達成像機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋耀良
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超分辨3D成像雷達在醫療診斷、隔牆透視、生命探測、考古發掘和民用工程等方面具有廣泛的套用,但基於傳統匹配濾波理論的超高分辨UWB成像雷達正面臨著採樣速率高、海量存儲和信號處理複雜等挑戰性問題。壓縮感知不同於傳統匹配濾波，能以遠低於Nyquist採樣率獲取少數非相干測量數據，通過重構算法高機率恢覆信號，給解決高分辨雷達成像的瓶頸問題的提供了新的途徑。本課題針對3D超高分辨醫療診斷雷達成像的科學問題，將現代雷達設計新理念與壓縮感知理論相結合，提出了基於MIMO和圓周SAR相結合的虛擬柱面合成孔徑系統和基於MIMO-CSAR的聯合時-空壓縮感知（TSCS）目標信號獲取與處理方法；研究基於TSCS的3D超分辨成像機理,構建MIMO-CSAR系統理論架構；重點解決MIMO-CSAR系統最佳化設計和基於TSCS的MIMO-CSAR 3D目標信號的稀疏表示、聯合時-空非相干測量和3D目標場景重構問題。
結題摘要
首先，根據超寬頻層析成像雷達醫學檢測的需要，研究了人體組織和器官電磁散射特性，建立了人體器官分層簡化仿真模型和格線化小場景目標模型。研究了基於時-空壓縮感知的MIMO-CSAR成像理論，建立了小場景醫學3D探測系統實現架構，完成了小場景目標MIMO層析成像實驗驗證。 其次，針對高分辨MIMO雷達成像在高速率採樣、海量數據和實時性等方面等信號處理基本問題，重點研究了基於壓縮感知的MIMO-CSAR信號處理的關鍵技術。提出了基於Costas-LFM脈衝和基於Morlet小波集合的UWB MIMO-CSAR雷達時空正交波形設計方法。並在此基礎上，研究了這兩種特定波形字典對應的壓縮投影變換方法，提出了基於Stretch處理和基於EMD的Morlet小波信號分解壓縮變換處理方法。並進一步研究了基於信息理論和基於信雜比最最佳化的自適應波形設計方法。 接著，根據醫學小場景檢測的實際情況，研究了基於CS的MIMO-CSAR成像雷達目標信號的非相干測量方法，建立了TSCS的測量格線化測量的數學模型；研究了基於多路並行處理技術的虛擬陣列信號處理及其外推技術，提出了基於虛擬陣與分數延時濾波器的高分辨力超寬頻波束形成新方法。 隨後，研究了基於傳統l0重構方法進行MIMO-CSAR雷達層析成像算法，證明用OMP方法系統成像的可行性。提出了基於Morlet小波集和基於EMD算法的MIMO-CSAR成像新方法。研究了基於UWB MIMO-CSAR雷達成像系統的最佳化方法。研究了基於時間逆處理的UWB雷達成像方法，提出了基於SF-DORT和基於SF-MUSIC的成像改進方法。 最後，研製了用於UWB MIMO雷達層析成像實驗的UWB天線系統。完成了基於LFM和Stretch處理的雷達驗證實驗。構建了用於醫療診斷的UWB MIMO雷達仿真演示系統。
