كاربرد حسگري فشرده يك بيتي در رادار روزنه مصنوعي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

كارشناسي ارشد

رادار روزنه مصنوعي(SAR) يكي از متداول‌ترين روش‌هاي تصويربرداري است‌ كه در هر شرايط آب و هوايي كه حتي سيستم‌هاي اپتيكي قادر به عملكرد مناسب نيستند، مي‌تواند تصوير با كيفيت خوبي ارائه نمايد. اين رادار با توجه به نصب آن روي يك پرنده، با حركت خود اصطلاحا يك روزنه مصنوعي بزرگ ايجاد مي‌كند و با محاسبه سطح مقطع راداري اهداف يك تصوير با تفكيك‌پذيري و كيفيت بالا تشكيل مي‌دهد. عليرغم مزاياي اين رادار، حجم بسيار بالاي داده‌هاي خام آن همواره يك چالش اساسي در پردازش SAR بوده است و هرگونه تلاش و نوآوري درجهت كاهش حجم اين داده‌ها و سهولت در پردازش آنها ارزشمند خواهد بود. يكي از ايده‌هاي اصلي براي نيل به اين هدف، استفاده از تئوري حسگري فشرده(CS) است كه پس از معرفي، براي استفاده در كاربرد تصويربرداري SAR نيز بسيار مورد توجه قرار گرفت. با استفاده از اين تئوري امكان نمونه‌برداري از سيگنال ورودي با نرخ بسيار كمتر از نرخ نايكوئيست در كاربرد‌هايي مثل SAR كه خاصيت تنك بودن دارند مهيا شد كه موجب تحول بزرگي در بسياري از حوزه‌هاي پردازش سيگنال گرديد. در كاربرد تصويربرداري در ابتدا روش‌هاي سريعي مثل OMP و IHT مورد استفاده قرار گرفتند كه علاوه بر كاهش شديد حجم داده‌هاي خام، سرعت اجراي بالايي نيز داشتند. اما به مرور با افزايش روزافزون حجم داده‌ها محققان همچنان به دنبال راهي براي كاهش بيشتر حجم اين داده‌ها بودند. يكي از ايده‌هاي پيشنهاد شده كاهش عرض بيت نمونه‌هاي ورودي بود كه نهايتا منجر به تحقيقات گسترده‌اي در زمينه حسگري فشرده با نمونه‌هاي يك بيتي شد. حسگري فشرده يك بيتي علاوه بر كاهش حجم داده‌ها موجب سادگي بسيار زياد ساختار سخت‌افزار نمونه‌بردار رادار شده و هزينه آن را نيز به شدت كاهش مي‌دهد. يكي از معروف‌ترين اين روش‌ها موسوم به BIHT است كه دركاربرد تصويربرداري نيز مورد استفاده قرار گرفته است. در اين روش‌ها اطلاعات دامنه به كلي از دست مي‌رود و منجر به كاهش كيفيت تصوير نهايي مي‌گردد، اما در رادارهايي مثل SAR كه سيگنال مربوطه داراي خاصيت تنكي بلوكي مي‌باشد، روش‌هاي حسگري فشرده يك بيتي بلوكي مانند PBIBHT در بازسازي سيگنال عملكرد بهتري در قياس با روش‌هاي ساده مثل BIHT دارند. در اين پايان‌نامه ضمن بررسي روش‌هاي مختلف حسگري فشرده يك بيتي، چهار ايده جديد براي حسگري فشرده يك بيتي بلوكي پيشنهاد شده است كه يكي از آنها با نام روش باينري آستانه‌گذاري سخت تكراري بلوكي مبتني بر تابع هزينه آنتروپي متقابل(EBIBHT) داراي تابع هزينه اي متفاوت با ديگر روش ها بوده و در مقابل رقيب خود يعني PBIBHT عملكرد بهتري در سناريو هاي مختلف از خود نشان مي دهد. ايده پيشنهادي ديگر نيز نسخه بلوكي الگوريتم هاي FISTA با نام Block FISTAو نيز نسخه بلوكي RBIHT با نام Block RBIHT است. در نهايت نيز عملكرد اين روش‌ها روي داده‌هاي مصنوعي و نيز داده‌هاي واقعي SAR مقايسه شده‌اند. همچنين در ايده ديگري تاثير آستانه‌گذاري بر عملكرد اين روش‌ها بررسي و تحليل شده است.

236240

مخابرات سيستم

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان