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.     

基于超宽带探地雷达技术的探雷系统研究

常规的探雷方式虚警率高、误差大。利用超宽带脉冲探地雷达既可探测金属又可探测非金属的特点,结合探地雷达较好的穿透深度和目标分辨能力,可在空间与介质上对雷区浅地层埋藏的地雷进行区分与成像探测。     

基于支持向量机的浅地层探地雷达目标分类识别研究

对于探地雷达用于探测地雷情况下的目标识别,从实用性上说只需识别地雷或非地雷两类目标即可,而通常的支持向量机正是用于两类分类.本文结合浅地层探地雷达数据的特点,提出了一种基于支持向量机的浅地层探地雷达目标分类识别方法,并分析了时域,傅立叶谱,及离散小波变换三种特征数据用于所提方法时的效果.通过对实测数据进行处理,结果表明三种特征数据用于所提方法都能取得较好的效果.     

全极化探地雷达系统

作为一种无损探测技术,探地雷达在地下探测领域发挥着重要作用。传统的探地雷达一般采用单极化天线进行测量,只能获取目标回波中的频率、振幅、相位信息,对目标体的辨识能力相对较弱。全极化探地雷达(Full Polarimetric Ground Penetrating Radar,FP-GPR)利用4种不同的天线组合方式对目标体进行探测,能获得相对于传统探地雷达4倍的信息量。通过改变发射天线与接收天线的放置方式,全极化探地雷达除了能采集到传统探地雷达所能获得的频率、振幅、相位等信息,还能获得目标体的极化属性。所谓极化属性,是指目标体使电磁波在其表面发生变极化效应的性质,这些性质往往与目标体的形状相关。因此利用FP-GPR可以对目标体进行更准确的探测。     

高速脉冲技术的新应用──从探地雷达到掌上雷达

高速脉冲技术的新应用──从探地雷达到掌上雷达中国科学院半导体所周旋一、探地雷达的独特思路──用高速脉冲作为宽频带探测信号传统探空雷达用于探测空中和地（海）面目标极其成功,其技术也已成熟;然而,为了探测地下情况,它们却几乎是无能为力的。这是因为探地与探...     

探地雷达多目标识别方法的研究

与现有的机器学习算法相比,在有限样本的情况下,支撑矢量机具有更强的分类推广能力。该文在提出利用非线性映射进行探地雷达目标识别的基础上,将多目标识别支撑矢量机与探地雷达目标识别相结合,得到了基于一对一(One against one) 支撑矢量机的探地雷达多目标识别方法。所提方法包括基于一对一的探地雷达多目标识别方法、交叉验证的参数选取方法、多通道识别方法;并且和传统的神经网络识别方法进行对比分析。所提识别方法可以与各种目标特征选取方法相结合。对实测数据的对比处理表明所提方法优于传统探地雷达目标识别方法,所得结论对探地雷达目标识别的研究有指导意义。     

基于核方法的探地雷达目标特征提取方法

把核方法引入探地雷达目标特征提取中,先对雷达特征数据进行基于核的非线性变换投影到高维空间;然后在高维空间应用传统的探地雷达目标特征提取方法（LDA方法和PCA方法）提取雷达数据特征。对PCA、LDA、基于核方法的PCA和基于核方法的LDA四种探地雷达目标特征提取方法进行对比研究,对实测数据处理的结果表明：无监督的学习方法不适合探地雷达目标特征提取,所提基于核方法的LDA探地雷达目标特征提取方法效果最好。并详细阐述了基于核方法的LDA探地雷达目标特征提取方法。     

基于核方法和主成分分析(PCA)的探地雷达目标特征提取新方法

常用探地雷达目标特征提取方法LDA(又称为FDA)直接在低维的探地雷达数据空间提取探地雷达目标特征, 提取的探地雷达目标特征的区分度小;常用的正则化技术存在正则化参数选取困难的问题。本文提出先通过基于核方法的 非线性变换把低维的探地雷达样本数据投影到高维空间,然后在高维空间中用PCA对奇异的核矩阵降维重建,最后对重 建后的非奇异核矩阵用LDA提取探地雷达目标特征。对实测数据的对比处理分析表明,本文所提探地雷达目标特征提取 方法优于其它方法。     

探地雷达地杂波抑制方法研究进展

下视探地雷达是检测地雷的一种有效手段.强烈的地表反射回波即地杂波会淹没浅层埋藏的非金属地雷的微弱回波,从而导致很高的检测虚警概率.如何尽可能完全抑制地杂波而又不损失回波中的目标信息成为探地雷达地雷检测的关键技术问题.本文以地雷检测为应用背景,对目前已有的主要的地杂波抑制方法进行了综述.     

探地雷达地杂波抑制方法研究进展

下视探地雷达是检测地雷的一种有效手段.强烈的地表反射回波即地杂波会淹没浅层埋藏的非金属地雷的微弱回波,从而导致很高的检测虚警概率.如何尽可能完全抑制地杂波而又不损失回波中的目标信息成为探地雷达地雷检测的关键技术问题.本文以地雷检测为应用背景,对目前已有的主要的地杂波抑制方法进行了综述.     

探地雷达在地下管线探测中的应用

探地雷达技术是如今适应快速、准确、无损地探测地下障碍物而迅速发展的电磁技术。文中介绍了探地雷达的工作原理及工作方式，并通过结合工程实例来探讨探地雷达在地下管线探测中的广泛应用。     

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。     

一种多通道探地雷达数据实时融合方法

针对不同工程实例的需求,采用新的处理方法,使多通道探地雷达能在一个视图中实时输出所有通道信息。该方法以数据融合技术为基础,具体实现分为三步:首先,进行带通滤波、时空校准和坐标转换等预处理;然后,采取信息熵这一度量参数和加权平均的融合准则进行实时计算;最后,利用自动增益对融合数据补偿、增强。多通道探地雷达数据实时融合结果能同时显示所有通道检测到的目标或异常,根据各通道信息熵的大小,能在发现目标的同时进行快速定位。该方法使多通道探地雷达的数据显示突破了传统方式的局限性,改善了滞后性,满足了工程应用对目标快速定位的要求。     

采用阻抗匹配抑制探地雷达中的地面杂波

在由收发天线组成的探地雷达系统中，接收天线接收到的信号由直耦波、地面反射信号以及目标信号组成。地面反射和直耦波所组成的直达波远大于目标信号，从而使系统的信杂比降低。文中提出了一种通过在地面上加入分层平板介质对空气到土壤间阻抗进行宽带匹配的方法，该方法可以减小地面反射杂波，增加电磁波透入地下的信号。理论计算结果表明，通过选择合适的平板介电常数和厚度，在一定程度上将减小地面的直接反射回波，从而提高系统的动态范围和信杂比。     

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.     

探地雷达中蝶形振子天线的改进

探地雷达是进行地下环境无损探测的一种有效工具,用来探测和识别地下目标,比如水管、电力线和通信线路、考古方面的保护等.然而,传统的探地雷达系统在可靠性、分辨率、探测深度等方面存在不足.因此,改善被测信号特性,设计和开发更高性能的天线就显得很有必要.本文研制了一种贴片电阻加载的蝶形振子天线,用时域有限差分方法对其进行了分析,实际应用结果表明天线具有良好的波形保真度,良好的辐射特性和屏蔽效果.可以广泛地应用于探地雷达和其它超宽带系统.     

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。     

一种探地雷达用的渐变槽线加载天线

提出了一种可用于探地雷达系统的电阻加载渐变槽线天线。在分析影响渐变槽线天线加载效果凼素的基础上，提出了一种改进的槽线金属面形状，提高了电阻加载的效果。实际测试结果显示，电阻加载渐变槽线天线拖尾脉冲的幅度非常低。     

基于图像熵的探地雷达杂波抑制效果评价

现有的探地雷达杂波抑制效果评价主要使用信杂比方法,需要结合目标特征区域的判断,且目标特征区域的选择受经验和选择方法影响较大.针对此问题,依据目标与背景信号的差异性与图像熵的关系,提出一种不依赖目标特征区域选择的杂波抑制效果评价方法.引入探地雷达合成孔径效果评价的图像熵方法,结合杂波抑制原理,探讨了杂波抑制前后目标特征变...     

一种等效时变增益探地雷达接收机设计

无载波冲激体制的探地雷达具有脉冲波形产生简单、测量速度快、不存在频域旁瓣干扰等特点,目前的商用探地雷达大多采用这种体制。但是现有的探地雷达系统普遍存在接收机动态范围较小的问题,限制了其在深层探测领域的应用。针对冲激体制探地雷达的大动态范围接收机技术进行深入研究,提出了适用于等效采样电路的时变增益动态范围压 缩技术,设计的动态压缩电路可以有效地对接收信号进行20 dB的动态范围压缩,并且研制出了性能优越的等效时变增益探地雷达接收机。