Повышение точности и разрешающей способности радиолокационного изображения цифровыми методами обработки сигналов

• Автор: Фан Чонг Хань
• Шифр специальности: 05.12.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Краткий обзор материалов диссертационной работы

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

ГЛАВА 1. СИНТЕЗ УРАВНЕНИЙ ОПТИМАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

1.1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ СИНТЕЗА ОПТИМАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

1.1.1 Модель 1. Комплексное радиолокационное изображение

1.1.2 Модель 2. Модуль комплексного радиолокационного изображения

1.2 УРАВНЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

1.2.1 Уравнение оптимальной оценки для модели 1 (комплексное радиолокационное изображение)
1.2.2 Уравнение оптимальной оценки для модели 2 (модуль комплексного радиолокационного изображения)

1.3 ВЫВОДЫ ПО МАТЕРИАЛАМ ГЛАВЫ

ГЛАВА 2. АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
2.1 АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ КОМПЛЕКСНОГО РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ (модель 1)
2.1.1 Градиентный алгоритм сверхразрешения (ГАС)
2.1.2 Итерационный алгоритм сверхразрешения (ИАС)
2.1.3 Сравнение алгоритмов сверхразрешения ГАС и ИАС
2.1.4 Линейная фильтрация комплексного радиолокационного изображения
2.2 АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ МОДУЛЯ КОМПЛЕКСНОГО
РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ (модель 2)
2.2.1 Восстановление модуля комплексного радиолокационного изображения
2.2.2 Алгоритмы восстановления по модулю комплексного РЛИ
2.2.3 Сравнение алгоритмов восстановления по модулю комплексного РЛИ
ВЫВОДЫ ПО МАТЕРИАЛАМ ГЛАВЫ
ГЛАВА 3. СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
3.1 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПО КОМПЛЕКСНОМУ РЛИ.
ЛИНЕЙНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ
3.1.1 Выбор числа разрядов АЦП
3.1.2 Влияние аддитивных шумов
3.2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПО КОМПЛЕКСНОМУ РЛИ. АЛГОРИТМ СВЕРХРАЗРЕШЕНИЯ ИАС
3.2.1 Влияние аддитивных шумов
3.2.2 Влияние точности задания носителя сигнала
3.3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПО МОДУЛЮ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ. НЕИТЕРАЦИОННЫЙ АЛГОРИТМ ЛП
3.3.1 Влияние аддитивных шумов
3.4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПО МОДУЛЮ КОМПЛЕКСНОГО РЛИ. ИТЕРАЦИОННЫЙ АЛГОРИТМ ІБЛА
3.4.1 Влияние аддитивных шумов
3.5 ПОВЫШЕНИЕ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
3.6 СРАВНЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ АЛГОРИТМОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ
КОМПЛЕКСНОГО РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ И ЕГО МОДУЛЯ
ВЫВОДЫ ПО МАТЕРИАЛАМ ГЛАВЫ

ГЛАВА 4. ОБРАБОТКА РЕАЛЬНЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИИ
4Л ОБРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
4.2 ОБРАБОТКА МОДУЛЯ КОМПЛЕКСНОГО РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
4.2.1 Обработка модуля комплексного РЛИ методом слепой деконволюции [12,13]
4.2.2 Обработка модуля комплексного РЛИ алгоритмами ЛП и ІБІІА с использованием сигнальной функции, соответствующей равномерному распределению поля в апертуре антенны
4.3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА УЛУЧШЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНОЙ
РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ [12,13]
ВЫВОДЫ ПО МАТЕРИАЛАМ ГЛАВЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список

В настоящее время во многих странах ведутся интенсивные работы по созданию автомобильного радиолокатора. Автомобильный радиолокатор - это система радиовидения, предназначенная для повышения безопасности движения на дорогах. Радиолокатор обеспечивает надежную идентификацию подвижных и неподвижных объектов в условиях ограниченной видимости при любых погодных условиях и при любом освещении на дальности от 10 до 500 м.
Одной из задач при создании автомобильного радиолокатора является повышение разрешающей способности и точности радиолокационного изображения с целью повышения надежности идентификации и распознавания радиолокационных объектов.
В импульсном радиолокаторе обзора требуемые точность и разрешение по дальности достигается традиционными методами - уменьшением длительности импульса или использованием внутриимпульсной модуляции.
Разрешение по азимуту определяется отношением длины волны к размеру раскрыва антенны; так для длины волны 0.03 метра азимутальное разрешение в один градус достигается при размерах антенны около 1,5 метров. Такие размер-ы антенны автомобильного радиолокатора неприемлемы по конструктивным соображениям. Даже при использовании меньших длин волн размер антенны играет существенную роль при разработке конструкции радиолокатора.
В соответствии с этим возникает необходимость повышения точности и разрешающей способности РЛИ по азимутальной координате нетрадиционными способами. К таким способам можно отнести использование методов цифровой обработки изображений, тем более что автомобильные радиолокаторы строятся с использованием современных технологий, предполагающих цифровую обработку.
В оптических системах видения методы цифровой обработки изображений давно и успешно применяются[1,2]. Наиболее часто используются методы, позволяющие повысить точность и разрешающую способность при пространст-

Нелинейные методы, как следует из названия, содержат нелинейные операции, позволяющие восстановить пространственные частоты даже за частотой среза. Из всех нелинейных методов рассмотрим итерационные алгоритмы семейства Люси-Ричардсона. Эти алгоритмы названы по имени авторов, впервые предложивших их [8]. Они сходятся к максимально правдоподобному решению уравнения (2.12) с дополнительным условием неотрицательности решения. Наиболее эффективными известными алгоритмами такого типа являются ISRA (Image Space Reconstruction Algorithm - алгоритм восстановления пространства изображений)[6] и RLA.(алгоритм Люси- Ричардсона)[6].
В используемых обозначениях одна i-тая итерация алгоритма RLA записывается следующим образом:
а одна Бтая итерация алгоритма 1БИА может быть представлена в виде
где знак т означает операцию транспонирования матрицы.
Алгоритм 11ЬА (2.18) подразумевает пуассоновскую статистику шума, что не применимо в рассматриваемой ситуации. Алгоритм 18ИА (2.19) синтезирован для случая гауссова шума наиболее характерного в рассматриваемом случае. На практике же различие между решениями, которые получаются с использованием алгоритмов М>А (2.18) и 1811А (2.19), весьма мало [6]. В отличие от рассмотренных выше алгоритмов сверхразрешения для восстановления комплексного РЛИ алгоритмы (2.17), (2.18) и (2.19) не требуют знания носителя восстанавливаемого изображения, что является их несомненным достоинством.
Временные затраты при реализации алгоритмов Ш^А и 1811А можно оценить количеством БПФ, необходимых для их реализации. БПФ на одной итерации используется четыре раза при вычислении двух сверток для ВТ А (2.18) и лишь дважды для вычисления одной свертки для 1811А (2.19). Таким образом,
gg(x)li+1> = gg(x)® hh(x)T®
hh(x) ® gg(x)(i)
(2.18)
hh(x)T®hh(x)®gg(x)(i>
(2.19)