2021碩士研究生論文開題報(bào)告范文

2021碩士研究生論開題報(bào)告范2019碩士研究生論文開題報(bào)告范文一、課題來源、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與水平及研究意義、目的。1.1課題來源數(shù)據(jù)的獲取是實(shí)驗(yàn)研究的關(guān)鍵步驟去的幾十年間傳感系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)的能力不斷地得到增強(qiáng),需要處理的數(shù)據(jù)量也不斷增多。而在傳統(tǒng)的采樣過程中，為了避免信號失真樣頻率不得低于信號最高頻率的2倍照奈奎斯特采樣定律會導(dǎo)致海量采樣數(shù)據(jù)大增加了存儲和傳輸?shù)拇鷥r(jià)無疑給信號處理的能力提出了更高的要求給相應(yīng)的硬件設(shè)備帶來了極大的挑戰(zhàn)找新的數(shù)據(jù)采集、處理方法已成為一種必然，近幾年誕生的壓縮傳感compressivesensing，cs)理論是一個(gè)充分利用信號稀疏性或可壓縮性的全新信號采集、編解碼理論。該理論表明當(dāng)信號具有稀疏性或可壓縮性時(shí)集少量的信號投影值就可實(shí)現(xiàn)信號準(zhǔn)確或近似重構(gòu)縮傳感理論為數(shù)據(jù)采集技術(shù)帶來了革命性的突破到了國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注低成本數(shù)碼相機(jī)音頻學(xué)成像達(dá)成像和圖像重建、天文學(xué)觀測(圖像本身就稀疏，例如天空的星星)、軍事偵查(用很簡易的攝像機(jī)隨機(jī)記錄場景可以完全重構(gòu)軍事地圖源探測道編碼等高、精、尖等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。因此開展這方面的研究很有意義應(yīng)用前景也非常廣泛。探地雷達(dá)是一種有效的淺層隱藏目標(biāo)探測技術(shù)利用電磁波在媒質(zhì)電磁特性不連續(xù)處產(chǎn)生的反射和散射實(shí)現(xiàn)非金屬覆蓋區(qū)域中目標(biāo)的成像探測地質(zhì)勘探方面已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用,尤其是它的高分辨率和地下目標(biāo)快速成像技術(shù),得到了普遍的認(rèn)可是國內(nèi)投入使用的探地雷達(dá)幾乎全部是從國外進(jìn)口的114

此研制和開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的探地雷達(dá)系統(tǒng)是十分必要的地雷達(dá)研究的主要任務(wù)之一就在于如何使探地雷達(dá)接收到的回波信號以圖像的形式顯示并對接收的回波信號進(jìn)行處理,以改善數(shù)據(jù)質(zhì)量為進(jìn)一步的地質(zhì)解釋提供清晰的探地雷達(dá)回波剖面圖,從而使我們能夠方便地觀測、識別地下目標(biāo)物體。由于探地雷達(dá)信號具有很好的稀疏性可以很好的滿足壓縮傳感的條件因此將壓縮傳感技術(shù)運(yùn)用在探地雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)獲取上可以解決海量數(shù)據(jù)采集和存儲問題,能顯著降低圖像處理的計(jì)算量。此外還可以省去雷達(dá)接收端的脈沖壓縮匹配濾波器,降低接收端對模數(shù)轉(zhuǎn)換器件帶寬的要求。設(shè)計(jì)重點(diǎn)由傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)昂貴的接收端硬件轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)新穎的信號恢復(fù)算法從而簡化雷達(dá)成像系統(tǒng)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與水平壓縮傳感理論是應(yīng)用數(shù)學(xué)與信號處理領(lǐng)域中一個(gè)非常新的研究方向XX年起有正式論文發(fā)表之后速引起國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究者的高度重視領(lǐng)域的先驅(qū)者有加州大學(xué)洛杉磯分校的tao、加州理工大學(xué)的candès、斯坦福大學(xué)的donoho、以及萊斯大學(xué)的baraniuk等。國內(nèi)關(guān)于這方面的研究則剛剛起步表論文甚少中科院電子所安電子科技大學(xué)、燕山大學(xué)、西南交通大學(xué)、華南理工大學(xué)、北京交通大學(xué)等單位的一些研究組已經(jīng)開始著手研究。目前該領(lǐng)域的研究工作主要集中在理論層面的工作有candès、donoho等人已經(jīng)構(gòu)建了壓縮傳感的理論框架，給出傳感矩陣φ滿足的充分條件，即一致不確定性原理(uniformuncertaintyprinciple，uup);感矩陣的行數(shù)m與信號稀疏度之間須滿足≥k*log(n)等等，發(fā)表了一系列重要論文[5-8]。除此之外，也有許多關(guān)于解決該理論中具體問題的研究成果，主214

要集中在傳感矩陣與重構(gòu)算法兩個(gè)大的方面于傳感矩陣的研究前選用的矩陣是隨機(jī)的高斯矩陣或貝努利矩陣等[9-12]何構(gòu)造確定的(非隨機(jī)的)傳感矩陣是目前該領(lǐng)域中的一個(gè)公開問題。利用多項(xiàng)式構(gòu)造方法獲得滿足特性的矩陣，但只針對稀疏度較小的情況成立[13]，該問題還遠(yuǎn)沒有得到解決信號重構(gòu)方面大量文獻(xiàn)將最優(yōu)化方法和匹配跟蹤方法引入該問題中進(jìn)行求解[14-17]，但缺乏對算法收斂性與穩(wěn)定性的討論。在硬件實(shí)現(xiàn)上，rice大學(xué)的教授等研制出單像素相機(jī)[18]和轉(zhuǎn)換器[19-21]引了國內(nèi)外眾多媒體的眼球后也有一些硬件方面的相繼報(bào)道如省理工學(xué)院教授等人研制出mrirf脈沖設(shè)備[22]，麻省理工學(xué)院教授等人研制出編碼孔徑相機(jī)[23]，伊利諾伊州立大學(xué)milenkovic人研制出dna微陣列傳感器[24]等等而于缺乏有效的壓縮傳感矩陣判別理論rice大學(xué)的單像素相機(jī)(硬件成本昂貴，重建算法效率低下)外，其它硬件均缺乏嚴(yán)格的理論分析過近兩年的發(fā)展縮傳感在理論方面已經(jīng)取得了許多重要的成果多研究者已經(jīng)開始將之投入到實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中信息學(xué)等學(xué)科[25-36]。探地雷達(dá)技術(shù)在國外起步較早。德國人hulsmcyer年首次嘗試用電磁波信號來探測遠(yuǎn)距離地面物體19XXlcimbach和lowy在德國專利中提出了利用電磁波來探測埋藏物體的方法20世紀(jì)70年代以來，由于高速脈沖形成技術(shù)、取樣接收技術(shù)及汁算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，探地雷達(dá)技術(shù)得到迅速的發(fā)展，地下淺層目標(biāo)探測得以實(shí)現(xiàn)，國外開始出現(xiàn)各種形式的實(shí)驗(yàn)性雷達(dá)，美、日、加拿大等國有幾家公司相繼推出了自己的產(chǎn)品，探測深度可達(dá)50米，分辨率達(dá)厘米級。美國陸軍已開始實(shí)施代號為—mdn(futurecombatsystemmine314

detectionandneutralization)的研究計(jì)劃，在1996至年問投入大量資金用于研制有效的反坦克塑性地雷探測裝置已經(jīng)研制出一些演示系統(tǒng)前正在進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)攻關(guān)。這一項(xiàng)目中研制的探地雷達(dá)系統(tǒng)包括馬可尼(marconi)公司的手持和車載下視探地雷達(dá)、sriinternational前視探地雷達(dá)、miragesystems開發(fā)的用于直升機(jī)的三維合成孔徑探地雷達(dá)和的車載下視合成孔徑探地雷達(dá)克服傳統(tǒng)脈沖雷達(dá)的缺陷些系統(tǒng)普遍使用步進(jìn)頻率雷達(dá)而且具有合成孔徑成像能力合科研中心jointresearchcenter)也開展了地雷探測技術(shù)的研究，并且建立地雷信號數(shù)據(jù)庫該數(shù)據(jù)庫搜集了多種類型探地雷達(dá)的大量實(shí)測數(shù)據(jù)。國內(nèi)對探地雷達(dá)的研究起步較晚，國內(nèi)產(chǎn)品在分辨率、使用方便性、對雷達(dá)信號成像和圖像解釋技術(shù)等方面與國外產(chǎn)品存在差距于不斷引進(jìn)和借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)，近年來在該領(lǐng)域內(nèi)也取得了較為顯著的研究成果。航天部25所從紀(jì)年代中期開始進(jìn)行用于地雷檢測的探地雷達(dá)技術(shù)的研究和實(shí)驗(yàn)世紀(jì)年代以來，我國開始重視探地雷達(dá)技術(shù)的研究和應(yīng)用，并且開發(fā)出新的實(shí)用產(chǎn)品，如北京愛爾迪公司的一和gpr系統(tǒng)，中國電波傳播研究所研制的地雷達(dá)等。當(dāng)前隨著探地雷達(dá)技術(shù)的飛速發(fā)展進(jìn)的高分辨數(shù)據(jù)處理和成像技術(shù)成為探地雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，成像算法也趨于多樣化。本世紀(jì)初carltonj.leuschen等提出了時(shí)域有限差分逆時(shí)偏移fdtdreversetimemigration)術(shù)，提高了探地雷達(dá)成像算法的適用性，簡化了計(jì)算。年提出了基于熵最小化的優(yōu)化偏移成像算法夠適用于水平速度變化的情況前常用的探地雷達(dá)成像算法有距離偏移(rangemigration,rm)算法、逆時(shí)偏移414

(reversetimemigration,rtm)算法、標(biāo)準(zhǔn)后向投影standardbackprojection,sbp)算法等通過標(biāo)量波動方程建立目標(biāo)散射場和目標(biāo)函數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)而對目標(biāo)散射場數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理。為了得到較好的成像效果以上算法都要求雷達(dá)系統(tǒng)對目標(biāo)散射信號進(jìn)行高密度采樣以獲取足夠的成像數(shù)據(jù)區(qū)域較大時(shí),還需要雷達(dá)系統(tǒng)在大采樣區(qū)域?qū)嵤└呖讖矫芏炔蓸舆@導(dǎo)致雷達(dá)系統(tǒng)采樣數(shù)據(jù)量大量時(shí)間長些算法都沒有考慮到地下非層狀目標(biāo)一般僅占探測區(qū)域很小部分這一先驗(yàn)知識。小波變換是近年來提出的一種非平穩(wěn)信號的分析方法它被認(rèn)為是分析的突破性進(jìn)展了分析中所存在的時(shí)頻局部分析能力差的缺點(diǎn),能夠在不同的時(shí)間和頻率尺度上對信號進(jìn)行分析。同時(shí)小波理論表明,小波變換可以使一個(gè)信號的能量在小波變換域中集中于少數(shù)系數(shù),小波系數(shù)較大者,攜帶信號能量也較多;小波系數(shù)較小者,攜帶信號能量也較少該文中小波去噪的理論基礎(chǔ)。1.3研究意義、目的經(jīng)過近兩年的發(fā)展，壓縮傳感在理論方面已經(jīng)取得了許多重要的成果，許多研究者已經(jīng)開始將之投入到實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中圖像壓縮噪號的檢測與估計(jì)感器網(wǎng)絡(luò)等縮傳感理論通過隨機(jī)測量利用少量的采樣數(shù)據(jù)可以很好的重建稀疏目標(biāo)信號,在信號分析和重建領(lǐng)域有重要研究價(jià)值。最具代表性的工作是美國賴斯大學(xué)率領(lǐng)的研究小組采用壓縮傳感技術(shù)設(shè)計(jì)出了單像素相機(jī)引了國內(nèi)外眾多媒體的眼球此之外縮傳感在其他許多方面都有著很好的應(yīng)用前景如去噪與壓縮息論與編碼計(jì)信號處理器學(xué)習(xí)，雷達(dá)成像，特征綜合，目標(biāo)識別，醫(yī)學(xué)成像，天體光譜處理等等。本文通過將壓514

縮傳感技術(shù)運(yùn)用在探地雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)獲取和圖像重建上可以解決海量數(shù)據(jù)采集和存儲問題,能顯著降低圖像處理的計(jì)算量。此外還可以省去雷達(dá)接收端的脈沖壓縮匹配濾波器,降低接收端對模數(shù)轉(zhuǎn)換器件帶寬的要求。設(shè)計(jì)重點(diǎn)由傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)昂貴的接收端硬件轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)新穎的信號恢復(fù)算法從而簡化雷達(dá)成像系統(tǒng),大大減低設(shè)備制造成本于壓縮傳感的雷達(dá)成像技術(shù)研究具有重要的理論和實(shí)際運(yùn)用價(jià)值。1.4主要參考文獻(xiàn)[1]ecandèsandttao,nearoptimalsignalrecoveryrandomprojections:universalencodingstrategies?ieeetrans.XX.12,52(12):5406-5425[2]ddonohoandytsaig,extensionsofcompressedsensing.signalprocessing,XX.3,86(3):533-548[3]rbaraniuk,alectureoncompressivesensing,ieeesignalprocessingmagazine,XX.7,24(4):118-121[4]wbajwa,jhaupt,raz,sandnowak,compressedsensingmatrices.ieeeworkshoponstatisticalsignalprocessing(ssp),madison,wisconsin,XX.8,294-298[5]ecandèsandjromberg,sparsityandincoherenceincompressivesampling.inverseproblems,XX,23(3):969-985[6]方紅,章權(quán)兵,韋穗,基于亞高斯隨機(jī)投影的圖像重建方法j],計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,XX,45(8):1402-1407[7]傅迎華,可壓縮傳感重構(gòu)算法與qr分解[j],計(jì)算機(jī)應(yīng)用,XX,28(9):2300-2302[8]rdevore,deterministicconstructionsofcompressedsensingmatrices.journalofcomplexity,XX,23(4-6):918-925614

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(1)如何使探地雷達(dá)接收到的回波信號以圖像的形式顯示并對接收的回波信號進(jìn)行預(yù)處理,以改善數(shù)據(jù)質(zhì)量;(2)探地雷達(dá)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);(3)傳感矩陣或測量矩陣;(4)探地雷達(dá)數(shù)據(jù)信號處理和信號重構(gòu)恢復(fù)算法探地雷達(dá)回波信號實(shí)時(shí)成像軟件的實(shí)現(xiàn);(5)小波變換及小