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《国防科学技术大学》 2005年
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稀疏成份分析及在雷达成像处理中的应用

杜小勇  
【摘要】:稀疏成份分析是一种新兴的信号分析方法。它以过完备词典为基础,能从有限的观测数据中获得信号的稀疏表示,有效地挖掘信号的自然属性和本质的驱动源,提高变换域的分辨率,为信号处理提供了有力的工具。作为信号处理的重要组成部分,雷达成像技术无论在军事还是民用上都有巨大的应用潜力。雷达成像本质上就是一个信号表示过程,由于高频区雷达目标散射行为具有局部特性,用稀疏成份分析方法能提高雷达图像的质量,有利于图像分析和目标识别。 本文针对雷达成像的应用背景,研究了稀疏成份分析中稀疏性度量函数构造的一般准则等理论问题,以及基于稀疏成份分析的雷达成像算法,包括一维距离像、二维逆合成孔径雷达成像和多频段雷达信号综合技术等。 首先,研究了稀疏成份分析中度量函数的构造和算法分析等理论问题。提出了构造稀疏性度量函数的一般性准则,证明了满足该准则的度量函数能在理论上获得信号的最稀疏表示。针对满足上述准则的一般函数类,从惩罚函数的角度讨论了求解信号稀疏表示的有效算法,并证明了算法的收敛性,从而将前人的FOCUSS算法推广到更一般的情形。根据上述准则,给出了几种具有稀疏表示能力的度量函数,并进行了数值验证。 其次,利用稀疏成份分析方法研究了高分辨一维距离像稀疏表示的原子构造与相关算法,并对算法的参数估计性能进行了理论分析。根据高频区雷达目标的几何绕射模型和理想点散射体模型,分别给出了与雷达观测系统和目标散射特性相匹配的过完备词典的构造方法,提出了基于FFT和Toeplitz系统的快速超分辨成像算法。针对以l_1-范数为度量函数的情形,提出了一种不需扩大问题规模的线性规划算法,与基寻踪法相比可节省计算量和存储量。在此基础上,对稀疏成份分析算法的参数估计性能进行了理论分析与数值验证,结果表明参数估计是有偏的,偏差的大小及估计误差的方差与该原子上是否存在信号分量有关。 再次,研究了基于稀疏成份分析的逆合成孔径雷达成像算法。在理想点散射体模型的基础上,构造了用于逆合成孔径雷达成像的二维过完备词典。由于直接利用矩阵的稀疏性计算矩阵-向量乘积时其计算效率难以满足实时或准实时成像的要求,本文根据词典的结构特点提出了基于FFT的二维联合超分辨成像算法。在成像时间要求更严的场合,通过对雷达观测模型的解耦提出了基于Toeplitz系统的二维解耦超分辨成像算法。针对雷达目标的非均匀转动特性,提出了含参词典族的概念,并以此为基础提出了单自由度多分量线性调频信号参数估计的序列线性规划算法,实现了瞬时多普勒分辨。 最后,根据雷达目标散射信号的稀疏表示模型,研究了多频段多分辨雷达信号综合技术。根据雷达目标的理想点散射体模型和几何绕射模型,分析了多频段雷达回波观测信号
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TN957.51

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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2 米红妹;邱天爽;;基于压缩传感特征提取的低分辨雷达目标识别[J];计算机应用;2011年08期
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4 张西托;杜小勇;王壮;;基于稀疏信号表示的雷达目标成像技术[J];现代电子技术;2008年01期
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8 韩宁;尚朝轩;何强;董健;;基于稀疏分解的双基地ISAR—维距离成像方法[J];信号处理;2012年01期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 高磊;压缩感知理论在宽带成像雷达Chirp回波处理中的应用研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 叶钒;基于信号稀疏表示的ISAR目标特性增强技术[D];国防科学技术大学;2011年
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1 米红妹;低分辨雷达目标识别的应用研究[D];大连理工大学;2011年
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3 倪伟;基于匹配追踪算法的SAR图像提高分辨率方法研究[D];国防科学技术大学;2006年
4 温智宁;应用于书法风格模拟的手写汉字美化方法研究[D];华南理工大学;2012年
5 于艳艳;雷达目标信号的稀疏建模研究[D];西安电子科技大学;2012年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 周元一;王建平;;汉字多属性认知特征提取研究及应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯艳;于立平;邵玮;乔俊峰;唐燕;;转变经济发展方式对北京经济影响的测度[A];科学发展:社会管理与社会和谐——2011学术前沿论丛(下)[C];2011年
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3 周绮凤;林成德;罗林开;彭洪;;一种基于黎曼度量的训练样本类不平衡SVM分类方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 顾小军;杨世锡;钱苏翔;;基于支持向量机的旋转机械多类故障识别研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 章大勇;吴文启;吴美平;;低成本MEMS-IMU/GPS组合导航的自适应滤波器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 康传会;汪晓东;汪轲;常健丽;;基于最小二乘支持向量机的迟滞建模方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 庄德文;周德龙;;基于LOG-GABOR滤波二值变换的人脸识别[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 郭磊;;间歇采样转发对脉压雷达的干扰效能评估[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
9 陈丽;吴仁彪;卢丹;;一种加权的直接解算GPS定位算法[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S07北斗/GNSS用户终端技术[C];2012年
10 刘英林;刘洪鹏;査星云;宋扬;;基于SVM的热轧钢卷性能分析[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
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1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
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3 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张帆;全景视觉图像质量优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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7 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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1 杨毅;FMCW雷达高度表数字信号处理技术研究[D];中国工程物理研究院;2009年
2 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
3 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
4 史卫平;DInSAR技术及其在矿区地面沉降监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
6 徐芳芳;优化问题的PVD算法研究[D];山东科技大学;2010年
7 朱耿峰;支持向量机在冲击地压预测模型中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
8 陈磊;激光测风雷达回波信号处理技术的研究[D];长春理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汤光华,戴毅,刘国岁;基于模糊极小极大神经网络的雷达一维像识别[J];兵工学报;2004年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 叶钒;何峰;梁甸农;汪雄良;;综合基追踪和AR模型内插的多频带数据融合[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘吉英;压缩感知理论及在成像中的应用[D];国防科学技术大学;2010年
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7 徐鹏;信号的稀疏分解及其在脑电信号处理中的应用研究[D];电子科技大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李博;虚拟毛笔模型的虚拟墨迹与真实墨迹的比对研究[D];昆明理工大学;2010年
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3 高众;基于压缩感知的新生儿疼痛表情识别方法[D];南京邮电大学;2011年
4 欧庆波;压缩感知在无线通信中的应用研究[D];南京邮电大学;2011年
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7 马建华;雷达自动目标识别的理论与应用研究[D];西安电子科技大学;2005年
8 姜玉亭;基于稀疏分解的图像去噪[D];西南交通大学;2005年
9 张跃飞;基于稀疏分解的图像压缩[D];西南交通大学;2006年
10 马元锋;雷达目标特征提取与识别研究[D];西安电子科技大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马如远;金明亮;刘继忠;柴国钟;;移动机器人环境视觉小波稀疏压缩传感和识别[J];传感技术学报;2012年04期
2 叶钒;何峰;梁甸农;朱炬波;;基于稀疏贝叶斯学习的多频带雷达信号融合[J];电波科学学报;2010年05期
3 刘辉;杨俊安;黄文静;;声信号并行稀疏分解去噪方法研究[J];电路与系统学报;2012年06期
4 占荣辉;胡杰民;张军;;基于压缩感知的二维GTD模型参数估计方法[J];电子与信息学报;2013年02期
5 文乔农;刘增力;万遂人;徐双;;稀疏正则化方法的超声信号反卷积[J];电子科技大学学报;2013年03期
6 叶钒;何峰;朱炬波;张永胜;;基于稀疏表示的多雷达信号二维融合处理[J];航空学报;2011年03期
7 Zhu Yanping;Song Yaoliang;Chen Jinli;Zhao Delin;;THE HIGH RESOLUTION MIMO RADAR SYSTEM BASED ON MINIMIZING THE STATISTICAL COHERENCE OF COMPRESSED SENSING MATRIX[J];Journal of Electronics(China);2012年06期
8 于东;吕晓晨;荀恩东;;基于笔触特征三角形的手写汉字书法效果美化方法[J];计算机科学;2013年02期
9 张弓;杨萌;张劲东;陶宇;;压缩感知在雷达目标探测与识别中的研究进展[J];数据采集与处理;2012年01期
10 徐少坤;李亚楠;贾宇平;付耀文;;基于矩阵束算法的多雷达信号融合超分辨成像[J];信号处理;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 叶钒;何峰;梁甸农;汪雄良;;综合基追踪和AR模型内插的多频带数据融合[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 高磊;压缩感知理论在宽带成像雷达Chirp回波处理中的应用研究[D];国防科学技术大学;2011年
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8 张磊;高分辨SAR/ISAR成像及误差补偿技术研究[D];西安电子科技大学;2012年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁启仍;穿墙雷达多视角成像算法研究[D];电子科技大学;2011年
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5 张静克;高分辨SAR图像目标电磁特征提取[D];国防科学技术大学;2011年
6 黄顺东;基于单脉冲窄带雷达ISAR多目标成像研究[D];南京理工大学;2008年
7 张强;基于雷达信号的稀疏表示[D];南京理工大学;2009年
8 梁福来;多频段合成成像技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
9 李娜;基于盲源分离算法的局部放电信号处理研究[D];北京交通大学;2012年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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7 孙长印;SAR/ISAR超分辨成像研究[D];西安电子科技大学;2000年
8 白永林;超高密度光盘存储关键技术的研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2003年
9 刘海涛;实现光学超分辨的衍射器件设计方法研究[D];清华大学;2005年
10 杨祖元;盲信号分离算法分析与应用研究[D];华南理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜红林;基于卡尔曼滤波和微眼跳的超分辨图像重建[D];大连理工大学;2013年
2 陈欣;平面多层膜超分辨光刻及制备方法研究[D];电子科技大学;2011年
3 李阳;基于一维距离像的空间目标识别技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 潘小丽;基于半监督学习的超分辨技术研究[D];湖北大学;2012年
5 雷杰;宽带信号ISAR成像与检测研究[D];西安电子科技大学;2005年
6 王鹏;基于学习的车牌图像超分辨重建技术研究[D];北京交通大学;2012年
7 苏振江;基于高分辨一维距离像的雷达目标识别研究[D];电子科技大学;2010年
8 王茜;像素域图像超分辨重建快速算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 裴智果;用于监测快速光激活过程的微型吸收光谱仪的研制[D];华中科技大学;2011年
10 李晶;被动毫米波图像超分辨复原算法及DSP实现[D];电子科技大学;2012年
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