探地雷达回波信号预处理方法浅析

探地雷达是近年来被广泛应用于各个工程领域的高精度无损探测技术.本文主要介绍了探地雷达回波信号预处理的方法,这些方法可有效地消除回波噪声并校正反射时差,使回波剖面清晰、直观地呈现出被测物体.     

探地雷达信号的脉冲压缩

基于探地雷达信号和图象的特点，提出了两种有效脉冲压缩算法。第一种方法经过学习，得出最佳权系数，从而对任意反射信号进行压缩。第二种方法无需已知发射波形，具有较好的实际效果。     

基于MUSIC谱估计的探地雷达回波处理方法

为了克服现有信号处理算法对探地雷达噪声及杂波滤除的不足,提出了一种基于MUSIC谱估计时域与频域联合滤波方法。利用常用的去直流波和均值滤波抑制方法进行雷达信号预处理,在此基础上,引入谱分析中信号子空间与噪声子空间的概念,将MUSIC算法与最小二乘法相结合来进行探地雷达杂波及噪声处理。仿真及实验结果表明,提出的回波处理方法可以有效地抑制雷达信号中的噪声和杂波,能提高测量数据的精度,具有较高的实用性和可用性。     

改进奇异点检测算法在探地雷达信号检测的应用

探地雷达回波相邻道信号具有很大的相似性,本文利用相邻道信号间的相关性,改进了二次样条小波模极大值搜索算法,提出了一种基于信号相关性的奇异点检测算法,并加以实现。实验结果表明改进后的算法能够进一步去除噪声产生的奇异点,更加准确的判断目标回波的奇异点位置,为地下埋藏物位置的判断提供有利的判据。     

相控阵探地雷达信号处理软件系统的设计

相控阵探地雷达信号处理软件系统使用多种算法对雷达信号进行处理和分析,并以图形界面显示最终结果.整个软件功能复杂,需要群体合作开发才能完成.为了协调各个开发人员之间的工作,采用了面向对象的设计方法,即提出了将信号处理问题抽象成一个滤波器类并在其派生类中实现具体的各种信号处理算法,建立一个数据池专门用于数据存储以及数据通信等概念,使得本软件便于群体协作开发,且具有较好的可扩展性、可维护性和可移植性.     

步进频率探地雷达的实时处理器软件设计

数据预处理是探地雷达系统中的一项重要内容,针对步进频率探地雷达的数据处理工作量大的特点,引入数字信号处理器(DSP)来完成数据预处理任务.在此基础上,构建了DSP处理软件的整体框架,详细设计了软件的各功能模块,并定义了数据的通信协议.所设计软件具有良好的拓展性和可选择性,经实际数据测试,在处理时间上能够满足实时性的要求.     

基于DTW 距离的探地雷达数据可视化

提出一种基于动态时间弯曲算法距离度量的探地雷达数据可视化方法,利用动态 时间弯曲算法在时间轴方向上伸缩的优越性,结合可指定类数的聚类算法对探地雷达数据进行 聚类和可视化分析。可用于实测的探地雷达数据集,实验结果表明,相对于传统的聚类算法, 本文算法能得到更好的聚类结果。     

基于小波包分析的探地雷达信号处理

本文基于小波包分析，根据最小熵准则形成最佳分解树，利用非线性滤波方法对冲击脉冲探地雷达回波信号进行处理，对实测数据的分析表明，该方法具有较好的时频分辨率，且可抑制杂波，有助干目标的准确定位，在对浅层埋地目标的检测中有较好的应用前景。     

意大利RIS-2K探地雷达数据解密及其快速可视化方法

RIS-2K探地雷达数据结构一直不公开,给利用RIS-2K雷达实测数据带来了极大的困难。为此,对RIS-2K探地雷达数据进行了分析与多方测试,基本摸清其数据结构,并编程实现了对RIS-2K探地雷达数据的读取。在常规可视化方法基础上,应用GPU并行技术实现了RIS-2K探地雷达数据快速可视化,有效解决了常规可视化速度慢及界面冻结问题,满足了对实测探地雷达资料进行实时处理解释工作的需要。试验结果证明了该方法的正确性和有效性。     

探地雷达数据实时成像和预处理系统设计

探地雷达作为目前分辨率、效率最高的地下目标探测设备之一在城建、交通、地质、考古、国防等部门得到越来越广泛的应用。将雷达主机采集到的大量数据高速地传输到PC机上实时地显示,并对数据进行预处理以消除部分干扰,得到更准确、清晰的地质图像,对雷达系统而言是非常必要的。论文即介绍了作者自行设计和实现的探地雷达高速传输数据的实时显示并使用克希霍夫偏移算法进行数据预处理的软件系统,给出了该系统的工作原理和实现方法。     

多小波变换在GPR信号处理中的应用

文章主要分析并利用GHM多小波预滤波与多小波分解系数处理的方法,对探地雷达信号进行去噪处理,并通过应用实例说明这一方法的有效性。     

偏移技术在探地雷达数据处理中的应用

探地雷达是近年来快速发展的高精度无损探测技术,被广泛应用于各个工程领域.但往往由于地下介质分布复杂使得回波剖面包含有大量的绕射波及各种干扰波,严重影响被测物的识别甚至掩盖了被测物体.本文主要介绍了探地雷达回波信号处理中的几何偏移和绕射叠加偏移,可用来有效地消除噪声及绕射干扰,使回波剖面清晰、直观的呈现出被测物体.     

机场场道道面结构层电磁特性反演的辨识方法

研究了基于系统辨识方法的机场场道道面介质层电磁特性的反演问题.在传统系统辨识法反演层状介质电磁特性的基础上,对电磁波在地下介质层中传输时传输模型的建立及回波时延的估计方法作了改进.新方法传输模型中考虑了发射带宽内各频率分量对介质层介电常数虚部的影响,同时引入超分辨率时延估计WRELAX算法估计回波信号的时延.实现了具有薄层的道面介质层电磁特性及其厚度的反演,并使道面下各介质层电磁特性的反演精度有所提高.     

Current Status and Development Trend of Surface Penetrating Radarin the Application of Lunar and Deep Space Exploration

Surface Penetrating Radar(SPR),a kind of geophysical method to survey the internal structure and change of properties of lossy dielectric material by using electromagnetic wave,is only able to penetrate the desolate surface of the planet for finding hidden signs of water ice.In addition,SPR is also the most eligible non destructive method for imaging planetary shallow layer soil structure and rock changes caused by electromagnetic discontinuous.This paper reviews the decades history of SPR in the application of extraterrestrial planetary exploration,and summarizes the scientific objectives,performance and results of SPRs configured in lunar and deep space missions.Then on this basis,combined with the latest news on radar technology,the main development trend of SPR in lunar and deep space exploration is given.     

探地雷达品质因子Q值估计方法

实现了利用探地雷达直达波的包络峰值处瞬时频率来估计品质因子Q值的方法。地震理论 中的子波可以由４个参数：调制频率,子波的能量衰减因子,以及子波的幅度和相位来确定 。在水平层状介质中,设每层的Q值为常数 (即Q值和频率无关),从平面波的单程波 传播理论的频率域方程出发,借助包络峰值处瞬时频率的定义,经过公式推导可知,Q值由 包络峰值处的瞬时频率的变化,传播时间以及子波能量衰减因子共同确定,得到了利用探 地雷达垂直雷达剖面数据(Vertical radar profiling,VRP)资料直达波的包络峰值处瞬时频率来估计Q值的方法。利用理论合成的实验数 据以及野外实际数据对该算法的有效性和准确性进行了验证。     

基于改进阈值的地质雷达图象多小波去噪

探讨了基于DG H M多小波、多分辨分析下的地质雷达(GPR)图象阈值化去噪方法,在分析Donoho D L和Johnstone I M提出的小波阈值去噪方法的基础上,提出了一个改进的阈值函数,并对不同阈值函数下的去噪效果进行了比较分析。实验结果表明,利用这一改进的阈值函数和DGH M多小波对GPR图象进行去噪,可获得比传统软、硬阈值方法更好的效果。     

基于自适应双阈值的地下目标自动检测算法

在使用探地雷达（GPR）生成的Bscan图像进行地下目标检测时,当前基于深度学习的目标检测网络模型存在训练样本需求量高、耗时长,不能区分目标显著程度,难以识别复杂目标等问题。针对以上问题,提出一种基于直方图的双阈值分割算法。首先,根据地下目标的GPR图像直方图分布特性,快速从直方图中计算出分割地下目标所需的两个阈值;然后,采用支持向量机（SVM）和LeNet的组合分类器模型对分割结果进行分类识别;最后,进行分类结果整合并统计精确度数值。相较于传统的最大类间方差法（Ostu）、迭代法等阈值分割算法,所提算法获得的地下目标分割结果结构更加完整,并且几乎不含噪声。在真实数据集上,所提算法的平均识别准确率达到了90%以上,比仅使用单一分类器的平均识别准确率提高40%以上。实验结果表明,所提算法能够同时有效分割显著和非显著性地下目标,且采用的组合分类器能够获得更好的分类结果,适用于小样本数据集的地下目标自动检测和识别。     

基于小波变换的冲击脉冲雷达图像处理方法

将小波变换的基本理论运用到冲击脉冲雷达信号的处理中,检测雷达回波信号的奇异性,同时用非线性变换方法对图像进行处理。该方法对提取目标回波信号、提升其信号强度、抑制杂波干扰和噪声有良好的效果。文章最后给出了该方法对冲击脉冲雷达图像的处理结果。可以看出,在处理后的雷达图像中,目标清晰,杂波干扰和噪声基本消除。