浅地层探地雷达波测量方法的研究

波速的测量在探地雷达的研究中一直是一个至关重要的课题，尤其是对地下目标进行定位和成像时；本文针对浅地层探地雷达接收信号的特征，抛弃传统的过零点检测和其他的边缘轮廓检测方法，提出用极值进行边缘轮廓检测的方法，从而对目标的提取更准确并且有较少的数据，减少了霍夫变换的计算量；通过对霍夫变换算法的分析，针对传统霍夫变换的缺点，提出了一种加FIR低能滤波器的改进霍夫变换；同时应用算法对实测数据进行了计算，证明所提算法比传统的霍夫变换方法有更高的测速准确度。     

浅地层探地雷达波速估计和成像方法的研究

在分析探地雷达图像特点的基础上,将图像处理方法应用于雷达波速估计和合成孔径成像,提出了基于模板匹配的浅地层探地雷达波速估计方法和基于图像分割的快速合成孔径成像方法;实测数据的处理结果验证了该方法的可行性和有效性。     

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。     

探地雷达中双曲线的提取及在波速估计中的应用

探地雷达(GPR)应用中,电磁波在地下传播速度的估计是一个重要的研究课题.波速是影响目标深度估计精度争合成孔径成像(SAD效果的关键参数之一.本文根据B-scan中点目标形成双曲线的机理,利用双曲线的对称特性及目标回波主峰跟踪法等,提取双曲线及顶点.分析了双曲线顶点区域对波速估计的误差影响,提出加权估计波速的方法,并给出相应的估计方差.实测数据处理结果显示该方法具有良好效果.     

波速误差对浅地层探地雷达SAR算法影响的研究

定性地研究了波速误差对基于Stolt偏移的SAR算法和基于微波全息成像的SAR算法产生的影响,给出波速误差对两种SAR算法方位分辨率影响的关系曲线,得出基于Stolt偏移的SAR算法对波速误差没有基于微波全息成像的SAR算法敏感;当波速小于真实值,两种算法都能得到更好的方位分辨率.并对这些结论进行了合理的物理解释.     

浅地层探地雷达自动目标检测与定位研究

该文提出了一种基于图像熵变化及窗口能量检测的探地雷达自动目标检测与定位方法,该方法首先通过探地雷达未经合成孔径处理的图像与经合成孔径处理后的图像之间的熵变化来检测目标,再通过在合成孔径图像中进行窗口能量检测来判断目标所在的位置。通过对实测数据的处理,结果表明该方法取得了较好的效果。     

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。     

浅地层探地雷达合成孔径处理的一种快速算法

该文根据浅地层探地雷达回波信噪比较高的特征,结合基于微波全息技术的SA(Synthetic Aperture)成像算法,提出了一种基于A扫描能量进行自动目标方位识别、减少合成孔径运算量的快速算法.该算法简单、易实现。通过对实测数据进行处理,所成图像与普通合成孔径算法成像基本相同,但速度有了极大地提高。     

连续波穿透雷达柱面成像的干涉条纹抑制研究

在进行单频连续波表层穿透雷达的柱面2维无损检测成像扫描时,发现明暗相间的条纹现象,这是雷达成像扫描的一种主要干扰,会严重降低目标的成像效果。该文简单分析了曲面干涉条纹的产生机理,并且基于柱面与目标的谱域分布特性差异,提出谱域干涉条纹滤波方法。针对小目标具有较规律的谱域角度分布特性,沿角度进行谱域插值的补偿,以消除谱域滤波丢失目标谱信息的影响。此外,结合波前成像算法,给出了实现简单、处理高效的谱域滤波成像处理流程。通过仿真分析和实测数据实验,结果表明该文方法能够有效去除柱面的干涉条纹,形成清晰的目标图像。与传统的减平均方法的对比证实该文方法更有效。     

Research on Signal Processing Arithmetic of Subsurface Ground Penetrating Radar

Ground penetrating radar (GPR) is an impactful detection method of buried targets developed in these decades and has been broadly used in the world. Compared with other detection method, for example, resistivity, EMI and seismology, the GPR has many advantages. For this reason, the GPR is always one of the researching hotspots in the world in these years and has become an important branch of remote sensing. Although the design of GPRs is very complex and difficult, the demands of applications from different fields are continuously increasing. It is obvious that the research of GPR is very significant for the development of civil economy.     

基于次表层雷达技术的小天体结构层析成像

小天体内部结构探测是深空探测的重要课题,利用次表层探测雷达技术可以实现小天体浅表层探测和全球内部结构探测。本文面向轨道器环绕小行星进行次表层雷达穿透成像探测的场景,提出一种次表层雷达环绕扫描层析成像方法,针对洋葱状分层结构小天体模型,通过对不同地质层面结构交界的反射波进行滤波反投影重建,实现了对小天体内部结构的成像。文章基于时域有限差分方法的数值仿真和微波暗室测量数据进行了实验,验证了反射式层析方法的有效性。     

基于NUFFT的机载探地雷达后向投影成像算法

由于后向投影算法可以精确补偿电磁波在介质表面发生的折射效应,因此它在机载探地雷达成像技术领域具有较强的工程实用价值。但传统后向投影成像算法存在计算量大难以实时实现的问题,针对上述问题,文中提出一种基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)技术的机载探地雷达快速后向投影成像算法。通过对基于时域有限差分法产生的仿真数据进行处理,验证了所提成像算法的有效性和快速运算能力。     

超宽带探地雷达多目标压缩感知成像研究

压缩感知成像要求信号在某个域上能满足稀疏性要求,地下多目标在空域上降低了信号的稀疏性,导致成像出现散焦和虚像。扩大成像背景保证了稀疏性要求但又使得成像计算量上升,实时性不足。提出一种根据探地雷达回波特征预提取出潜在目标位置的压缩感知成像方法。通过对数据进行去噪、滑动矩阵过滤来确定目标的水平位置,再对水平位置处的几道A-Scan 数据进行极值搜索,从而可以提取出成像区域目标位置信息,进而在建立成像冗余字典时只需考虑目标位置处的字典元素,无目标处字典元素直接剔除,减少字典建立所需的元素,降低了压缩感知求解计算量。该方法由于只对潜在目标区域进行成像,因此在保证成像实时性的同时也保证了成像精度。实验结果表明算法可行、有效。     

一种前视探地雷达波速估计方法

波速估计是探地雷达中的一个重要的课题,在前视探地雷达中尤其重要,它是前视探地雷达成像和对目标定位的基础.本文用合成孔径处理和速度扫描的方法建立x-t-v数据矩阵,在x-t-v矩阵中根据杂波和曲线顶点处沿v轴方向的"叠加幅度-波速"曲线的不同特点,提取目标回波曲线顶点区域,在提取的曲线顶点区域选取对波速变化敏感的回波曲线顶点来估计波速.对实测数据的处理证明了其有效性.     

前视探地雷达合成孔径成像方法的研究

根据前视探地雷达波斜入射,并且经过空气和地下两层介质的特点,提出了基于等效波场和全息成像的频率波数域前视探地雷达合成孔径成像方法。该方法对地面以上的记录剖面用基于全息成像的频率波数域成像方法成像,对地面以下记录剖面的成像,则用地面测线处的等效波场。所提方法把两层介质中的成像问题简化成单层介质中的合成孔径成像问题。对实验数据的处理结果表明,所提方法能有效地提高信杂比,提高目标的方位分辨率。     

探地雷达中的衍射层析算法

给出了二维情况下进行地下目标反演的线性衍射层析算法。该方法采用线性Born近似和傅里叶变换,避免了一般非线性逆散射算法的逐步迭代,因而可用于地下目标的快速检测和位置标定。本文的衍射层析算法考虑了空气地面交界面的影响并计入了凋落场。计算结果表明,该方法可以较好地描述低对比度目标的位置、轮廓和介电参数等信息,也可用于高对比度目标的检测和定位。