穿墙成像的参数影响分析及测量

论文摘要

穿墙成像雷达,利用电磁波穿透墙体等障碍物,实现被遮挡目标探测和成像,可广泛应用于反恐、军事、救援等领域。在穿墙成像中,墙体引起电磁波传播路径偏移、传播时间延长和能量损失,造成成像位置的偏移和成像精度严重下降。为此,必须分析墙体影响,测量其参数,对成像过程中的时延进行补偿。本文主要研究墙体厚度和介电常数这两个关键参数对成像指标的影响,并确定参数测量的方法。主要工作如下:1、研究确定了成像模型和算法。通过分析墙体对电磁波传播路径、时间和能量的影响,确立了目标模型、墙体模型、信号模型和穿墙成像模型,选择了适合运用的成像算法。2、研究墙体参数对成像精度的影响。通过电磁波传播延时补偿和静止点目标成像仿真,定性分析了墙体厚度和介电常数对成像精度的影响。3、导出成像分辨率公式。定量推导出了在墙体障碍物存在条件下的目标方位向分辨率公式。4、研究墙体参数对成像位置的影响。分别针对墙体厚度值和介电常数值,定量分析了对这两个参数值的误差估计对成像方位向位置和距离向位置的影响。5、确定了墙体厚度和介电常数的测量方法。通过参数估计误差模型,分别确定了已知一个参数测量另外一个参数和同时测量两个参数的方法。通过仿真验证了上述成像模型、成像分辨率和参数测量方法的可行性。对进一步改进成像质量,提高成像精度提供了依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究动态
• 1.3 研究难点
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 穿墙雷达成像模型及算法
• 2.1 电磁波的穿墙传播
• 2.2 穿墙成像模型
• 2.2.1 目标模型
• 2.2.2 墙体模型
• 2.2.3 信号模型
• 2.2.4 成像模型
• 2.3 BP 算法
• 2.4 成像模型的仿真验证
• 2.5 本章小结
• 第三章 墙体参数影响与分辨率特性分析
• 3.1 时延补偿
• 3.1.1 基于折射定律的时延补偿
• 3.1.2 仿真实验结果及分析
• 3.2 成像精度
• 3.2.1 墙体参数对精度的影响
• 3.2.2 天线间距对精度的影响
• 3.3 成像分辨率
• 3.4 多个点目标成像
• 3.5 本章小结
• 第四章 墙体参数测量方法
• 4.1 参数估计误差的影响
• 4.1.1 墙体厚度估计误差的影响
• 4.1.2 介电常数估计误差的影响
• 4.1.3 仿真试验及结果分析
• 4.2 参数测量
• 4.2.1 已知介电常数测量墙体厚度的方法
• 4.2.2 已知墙体厚度对介电常数的测量方法
• 4.2.3 同时测量介电常数和墙体厚度的方法
• 4.2.4 仿真试验及结果分析
• 4.3 本章小节
• 第五章 总结
• 5.1 本文的主要研究成果
• 5.2 穿墙成像技术展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果