基于压缩感知的宽带雷达数据采集与成像方法研究

宽带雷达由于距离分辨力高，能够提供丰富的目标信息，具有重要的军事和民用价值。压缩感知是一种新的数据采集和处理理论，它对具有稀疏性的信号，通过巧妙设计采样矩阵，获得低于奈奎斯特采样率要求的压缩采样数据，并通过重建算法恢复原始信号。将压缩感知理论应用于宽带雷达设计，具有以下两个突出的优势：(1)稀疏采样大大降低了宽带雷达的数据率，降低了对数据采集和存储的要求，突破了限制带宽的一个瓶颈；(2)基于信号稀疏性表示的重建算法由于利用了目标的先验信息，在分辨力、小目标检测等方面都优于基于匹配滤波的成像方法。本课题主要研究如何将压缩感知理论应用于宽带雷达设计，重点对宽带雷达回波的稀疏表示、宽带雷达压缩采样技术、基于压缩采样的成像方法等进行研究，为宽带压缩感知雷达这一新雷达体制的形成和发展提供理论和方法支持。

宽带雷达由于距离分辨力高，能够提供丰富的目标信息，具有重要的军事和民用价值。压缩感知是一种新的数据采集和处理理论，它对具有稀疏性的信号，通过巧妙设计采样矩阵，获得低于奈奎斯特采样率要求的压缩采样数据，并通过重建算法恢复原始信号。将压缩感知理论应用于宽带雷达设计，具有以下两个突出的优势：①稀疏采样大大降低了宽带雷达的数据率，降低了对数据采集和存储的要求，突破了限制带宽的一个瓶颈；②基于信号稀疏性表示的重建算法由于利用了目标的先验信息，在分辨力、小目标检测等方面都优于基于匹配滤波的成像方法。.本课题主要研究如何将压缩感知理论应用于宽带雷达设计，重点对宽带雷达回波的稀疏表示、宽带雷达压缩采样技术、基于压缩采样的成像方法等进行研究。研究目标包括：①提出宽带压缩感知雷达的设计方案，验证其原理和功能；②解决基于压缩感知采样的雷达目标成像关键问题，为实现宽带压缩感知雷达提供技术支持。.本课题开展研究3年以来，围绕宽带压缩感知雷达设计、实现中的关键理论和技术问题，积极开展技术攻关，在宽带雷达目标电磁散射数据的稀疏表示模型与先验分布研究、宽带雷达目标回波压缩感知采样方法、基于压缩感知采样的雷达目标稳健快速成像方法、压缩感知成像算法性能评估以及宽带压缩感知雷达成像数据采集与算法验证等方面取得了一系列成果。截止目前，依托本课题，已在IEEE Trans SP、IEEE Trans GRS等国际知名期刊上发表SCI/EI检索论文5篇，EI检索论文8篇；申请软件著作权2项；参加国际学术会议交流4人次；培养硕士生2名，博士生2名。本项目提出的基于压缩感知采样的快速成像算法已在国家重大安全基础研究项目以及多项国防科研项目中得到应用（主要用于处理宽带雷达回波数据、建立复杂目标的参数化表征模型等），取得较好效果。.本课题所取得的这些研究成果不仅可用于新体制宽带雷达的设计和实现，具有较强的工程实用价值；同时也丰富和发展了压缩感知理论，具有较强的理论创新性。