تخمين و آشكارسازي در توموگرافي رادار دهانه مصنوعي محيط هاي شهري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

برق

دكتري

امروزه رادار دهانه مصنوعي (SAR)به دليل توانايي تصويربرداري با تفكيك‌پذيري بالا، امكان كار در شب و در شرايط بد آب و هوايي و استفاده از اطلاعات اضافي فاز سيگنال يكي از مهمترين ابزار سنجش از راه دور به شمار مي‌آيد. كاربردهاي متنوعي مانند زمين شناسي، آشكارسازي تغييرات روي زمين، نقشه برداري سه بعدي با ابزار تداخل سنجي، راهكار پلاريمتري براي سنجش بافت هاي سطح زمين و نيز كاوش سيارات از جمله قابليت هاي رادار دهانه مصنوعي به شمار مي روند. در تصويربرداري رادار دهانه مصنوعي معمول، اطلاعات منعكس‌كننده‌ها در بعد سوم يعني ارتفاع از دست مي‌رود. با استفاده از راهكارهاي تصويربرداري سه‌بعدي مانند تداخل سنجي، اطلاعات منعكس‌كننده در ارتفاع بدست مي‌آيد، اما مشكل تداخل‌سنجي، نداشتن تفكيك‌پذيري در جهت ارتفاع است. براي ايجاد تفكيك‌پذيري بايد يك دهانه در اين راستا ايجاد شود كه اين كار با ابزار توموگرافي محقق شده است. با بهره‌گيري از ابزار توموگرافي، جداسازي اهداف گسسته و شناسايي لايه‌اي اهداف حجمي، امكان‌پذير مي‌گردد. براي استخراج اطلاعات منعكس‌كننده‌ها با ابزار توموگرافي، روش‌هاي مختلفي ارائه شده است كه اغلب آنها به حل يك مساله تخمين طيفي منجر مي‌شود كه به دو صورت پارامتري و يا غيرپارامتري قابل انجام است. اگر چه در توموگرافي، استخراج كامل اطلاعات منعكس‌كننده‌ها در بعد ارتفاع، مطلوب است، اما در بسياري از كاربردها نياز به تخمين شدت انعكاس نيست. در اين موارد كه سناريوهاي شهري و محيط‌هاي ساختماني را شامل مي‌شود، آشكارسازي اهداف به تنهايي كافي به نظر مي‌رسد. در اين تحقيق، توموگرافي در محيط‌هاي شهري و براي اهداف تنك مد نظر قرار مي‌گيرد و روش‌هايي در تخمين و آشكارسازي به كار گرفته مي‌شود كه كارآيي قابل قبولي داشته و همچنين پيچيدگي محاسباتي بالايي نداشته باشند. براي استخراج اطلاعات در توموگرافي، ابتدا از روش تخمين پارامتري كمترين مربعات خطا بر پايه معيار بيشترين شباهت استفاده مي‌شود تا بالاترين تفكيك‌پذيري فراهم گردد. همچنين در اين روش، با به كارگيري روش غيرپارامتري پرتوساز معمول، ناحيه جستجوي فراگير، محدود مي‌شود تا حجم محاسبات كاهش يابد. از نقطه نظر دقت تخمين و قدرت آشكارسازي نيز روش پيشنهادي را مورد تحليل قرار داده و يك رابطه فرم بسته نيز براي احتمال آشكارسازي اين روش ارائه مي‌شود. در ادامه، تاثير معيار انتخاب شده براي انتخاب مرتبه مدل، در كيفيت تصوير سه‌بعدي بازسازي شده با استفاده از روش پيشنهادي بررسي مي‌شود. در گام بعدي، در يك بستر توموگرافي چندبرداشتي، راهكارهايي جستجو مي‌شود تا بتوان از خاصيت تنكي توام در راستاي افزايش دقت تخمين موقعيت اهداف بهره برد. براي انجام اين كار، روش MUSICمتوالي را مورد استفاده قرار داده و با‌ پيشنهاد روشي جديد كه در آن حذف متوالي مولفه از خود ماتريس كوواريانس صورت مي‌گيرد، دقت تخمين افزايش داده مي‌شود. سپس با به كارگيري يك روش جديد تخمين ماتريس كوواريانس، كه موجب نويززدائي در خروجي روش MUSICمي‌شود، كارآيي روش MUSICمتوالي پيشنهادي، بهبود داده مي‌شود. همچنين روش ديگري براي آشكارسازي اهداف ارائه مي‌شود، كه در آن با تركيب روش بيشترين شباهت و MUSIC، آشكارسازي اهداف با تفكيك‌پذيري بالا فراهم مي‌گردد. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه اين روش، دقت بالاتري نسبت به روش بر پايه مينيمم‌سازي نرم يك داشته و پيچيدگي محاسباتي آن نيز پائين‌تر است.

218891

مخابرات سيستم

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان