基于FDTD的IR-UWB共焦成像研究.pdf

1、IR-UWB(Impulsed Radio-Ultra WideBand,IR-UWB)成像是指以納秒級(jí)窄脈沖信號(hào)作為載體,對(duì)未知目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和圖形重構(gòu)的技術(shù)。作為成像的探測(cè)信號(hào), IR-UWB信號(hào)具有穿透能力強(qiáng)、分辨率高、電磁輻射能量低、目標(biāo)識(shí)別能力強(qiáng)、信息攜載量大、多徑分辨能力強(qiáng)等特點(diǎn),在穿墻探測(cè)、醫(yī)療成像等領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。成像算法的研究是IR-UWB成像系統(tǒng)理論研究的關(guān)鍵,不同的成像算法使系統(tǒng)具有不同的性能。實(shí)際應(yīng)用中,人們不

2、斷改進(jìn)現(xiàn)有的IR-UWB成像算法,滿足成像系統(tǒng)的不同性能要求。
　　本文針對(duì)傳統(tǒng)頻域成像算法計(jì)算量大、算法復(fù)雜度高、性能指標(biāo)不明確等缺陷,以共焦成像(Confocal Imaging)為切入點(diǎn),基于時(shí)域有限差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)法,充分利用IR-UWB信號(hào)在時(shí)域分辨率上的天然優(yōu)勢(shì),對(duì)其在探測(cè)成像方面的應(yīng)用潛力進(jìn)行探索和挖掘,搭建了IR-UWB共焦成像的基本系統(tǒng)框架,改進(jìn)了共焦成

3、像算法,滿足實(shí)際應(yīng)用中的不同性能要求。首先分析了時(shí)域有限差分法的基本原理及成像作用。以IR-UWB信號(hào)與特定介質(zhì)目標(biāo)的相互作用為應(yīng)用背景,模擬了二維空間中IR-UWB信號(hào)的傳播特性,并以此作為共焦成像算法的信號(hào)激勵(lì)產(chǎn)生辦法。然后,進(jìn)行了基于實(shí)孔徑天線陣的IR-UWB點(diǎn)目標(biāo)成像研究。從目標(biāo)的散射中心模型出發(fā),對(duì)IR-UWB成像系統(tǒng)的探測(cè)方式和成像算法進(jìn)行了深入的研究。以理想點(diǎn)目標(biāo)為探測(cè)對(duì)象,以IR-UWB信號(hào)、實(shí)孔徑天線陣列為探測(cè)方式,以