时频分析方法在探地雷达回波信号处理中应用的研究

探地雷达回波信号的检测与目标识别是一个重要而难于解决的问题。     

基于神经网络的探地雷达探雷研究

根据对探地雷达回波信号的分析,提出了一种新的适合于现场处理的探雷方法,采用延时校正、维纳自适应滤波及减背景等手段对原始数据进行预处理,提取Welch功率谱密度估计作为目标的特征,将特征送入神经网络进行分类训练。使用地雷目标与共相近的物体的数据进行对比试验和神经网络测试,结果表明,经过训练的神经网络可有效地将地雷与其它干扰物分开。     

路用探地雷达层位回波提取算法研究

在路用探地雷达数据处理中,从采集数据中提取有效回波的时延和幅度是实现层厚和异常检测的前提.本文针对这一需要,介绍了一种基于门限检测和最小二乘法的时延和幅度估计算法,给出了算法原理和步骤.仿真表明,该算法计算简单,且运算速度快,具有较强的实用性.     

脉冲压缩探地雷达

本文给出了一种可有效地对考古学物体进行成象的新型脉冲压缩探地雷达。雷达采用具有高探测性和高分辨率的性调频脉中信号。     

步进扫频宽带探地雷达信号处理

基于一种步进扫频的宽带探地雷达前端设计,有效地解决探地雷达探测深度和高分辨率的矛盾。该前端系统发射151个步进频脉冲,接收地下物体反射的回波信号,对回波信号进行混频和滤波,然后,选取不同脉冲数处理回波信号,实现了对地探测深度深和分辨率高的优点。用Matlab对步进扫频宽带探地雷达信号进行仿真,并由实验平台验证超宽带步进频在目标探测应用中的有效性。实验结果表明,步进扫频宽带探地雷达可以实现较大的浅地层探测深度和较高的分辨率。     

HHT方法在探地雷达回波信号特征提取上的应用

探地雷达回波信号是一种非平稳非线性信号,其中不仅包含地下埋藏物的目标信号,还包含有可能掩藏目标信号的直达波信号,给目标的识别带来困难。文中采用HHT方法对探地雷达回波信号进行特征分析,提取回波信号的IMF分量的瞬时频率作为特征向量。实验结果表明,用HHT方法提取特征可较好的避免直达波影响,该方法是可行而有效的,为进一步鉴别地下埋藏物提供了新的思想和方法。     

一种探地雷达回波信号的非平稳特性分析方法

针对传统的傅里叶变换已无法满足非平稳信号的分析,本文提出了探地雷达回波信号的短时傅里叶变换分析方法,这种方法可有效消除探地雷达回波信号的干扰和杂波。首先介绍了探地雷达系统设计原理及其工作过程,在此基础上,分析了典型的探地雷达回波信号特征、介绍了短时傅里叶变换原理,短时傅里叶变换持有的时频局域化特性非常适用于非平稳信号处...     

浅地层探地雷达合成孔径算法的研究

本文重点总结了目前常用的各种探地雷达合成孔径算法,针对这些算法应用到浅地层的情况进行了研究, 同时提出了一种修改的基于基尔霍夫偏移的合成孔径算法;通过对实测数据的处理,得出结论:基于微波全息成像的SAR 算法和基于Stolt偏移的SAR算法更适合应用到浅地层探地雷达;对于浅地层探地雷达合成孔径算法的研究有重要的指导 意义。     

基于探地雷达的地下管线埋深估计方法

探地雷达已经成为城市地下管线,尤其是非金属管线探测的重要手段之一,但由于地下介质复杂,利用探地雷达估计地下管线埋深时仍存在精度不足和抗干扰能力弱等问题。本文提出使用三维速度谱方法来估计雷达剖面中的地下管线埋藏深度,通过自动扫描双曲线反射信号来计算出电磁波在地下介质中的传播速度。仿真数据和实际数据表明,三维速度谱方法估算的速度值与真实值之间的误差小于3.8%。最后,使用估算的速度值对探地雷达剖面进行背向传播偏移处理,获取准确的地下管线埋深。     

频率步进探地雷达及其在地雷探测中的应用

频率步进方法是探地雷达技术的工作体制之一,与时域无载频脉冲体制的探地雷达技术相比,在探测性能上具有较多的优越性.本文在简述其工作原理的基础上,介绍了作者研制的一种频率步进探地雷达系统,该系统主要用于对地雷目标进行三维成像探测.在研制该雷达系统过程中,对已有的反对称Vivaldi天线提出了改进设计.实验测量结果表明,本文研制的反对称Vivaldi天线与传统的同类天线相比,性能更加优越.同时,为了得到更加清晰的地雷图像,本文还分别引入了f-k偏移成像方法和合成孔经雷达(SAR)处理技术对雷达探测信号进行处理,得到了满意的结果.探测实例表明,频率步进探地雷达系统能够实现对浅层地下地雷目标的高分辨率三维成像探测.     

脉冲探地雷达的模拟计算

本文在给出Debye型色散媒质中2．5维时域有限差分法（2．5D－FDTD法）迭代公式的基础上，对无载频脉冲波在不同色散媒质中的传播特性进行了计算，分析了脉冲产生畸变的原因，并提出对部分畸变脉冲进行整形的方法。分别对地下单体目标和群体目标的雷达回波电平图进行了模拟计算，并与实际无载频脉冲探地雷达的探测结果进行比较，二者有较好的一致性，证实了本文所给计算公式的正确性。另外，还分析了土壤参数对雷达探测深度和分辨率的影响。     

一种改进的基于Stolt迁移的探地雷达三维合成孔径成像方法

stolt迁移实现探地雷达三维合成孔径成像具有实现速度快的优点,但stolt迁移有一显著缺点是它不适用于电磁波波速变化的情形,而在探地雷达的应用中电磁波波速变化是实际存在的。本文提出了一种改进的基于stolt迁移的探地雷达三维合成孔径成像方法,该方法能克服普通方法不适用于电磁波波速变化这一缺点。通过对实测数据进行处理,其结果表明所提方法取得了很好的效果。     

用于超宽带探地雷达的新型功率纳秒级开关

将高速断路开关与电感储能元件结合应用于功率脉冲产生系统中非常有前景,短时间内负载上产生的脉冲电压是储能元件电压的好几倍.在20世纪末期.发现了一种当电流从正向转至反向时,硅半导体PN结中出现高电压快速恢复现象,由此产生了一种新型固态等离子体断路开关漂移阶跃恢复二极管.这种开关具有长寿命、低抖动、高重频等优点.详细地分析了这种开关快恢复的物理特性,设计了基于此开关的发射机,可应用于探地雷达系统中.     

一种新型探地雷达接收机系统设计

针对脉冲探地雷达用于深层探测时存在的局限性,设计了一种基于ADC作为采样头的超宽带深层探地雷达接收机系统.文中通过使用ADS软件对传统四管平衡门采样头电路进行仿真,指出了限制系统动态范围最主要的因素,提出了一种大动态探地雷达接收机的系统结构,并给出了时序控制电路的设计方法.研制的接收机系统集成度高、成本低、动态范围可达80 dB,已用于实验室研制的深层探地雷达系统中.     

步进频率连续波探地雷达数字信号处理机

设计实现了一种超宽带步进频率连续波探地雷达数字信号处理机。处理机以TS201芯片为处理核心,采用了分布式存储和独立总线结构,利用link口实现处理器间和板间高速数据交换。基于处理板结构设计实现了信号处理算法流程。该步进频率探地雷达信号处理从流程上划分为数据整合与回波预处理、合成孔径成像、图像增强与杂波抑制和跟踪检测四个模块,可实时输出雷达图像和检测结果。该处理机成功地应用于某探地雷达系统,运行稳定。