基于小波变换的探地雷达信号去噪方法

探地雷达回波信号受背景噪声、测量噪声、模型噪声的影响很容易被噪声所掩盖。为了提高雷达回波信号的信噪比。文中提出了一种小波变换阈值去噪和预先处理回波信号相结合的方法来对雷达回波信号进行去噪处理。试验结果证明,该方法能有效去除回波信号噪声,且能很好的保留原信号的特性,与单独阈值去噪方法相比,具有较明显的优越性。     

基于IRPCA和图像增强的探地雷达去噪方法

在获得的探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)原始信号中往往存在地表直达波、噪声和伪影等干扰信号,为了去除原始信号中的噪声干扰,突出目标信号,提出了一种基于改进鲁棒主成分分析(Improved Robust Principal Component Analysis, IRPCA)和图像增强(Image Enhancement, IE)的GPR去噪方法——IRPCA-IE。使用GPR建模软件GprMax2.0对地下情况进行模拟,通过扫描处理得到GPR原始数据。利用IRPCA法对GPR原始数据进行分解推演,分解推演时采用交替式方法,用L₂₁-范数代替L₀-范数,L₂₁-范数可以产生列的稀疏性。将分解的目标信号进行直方图均衡化的IE处理,扩展目标图像的暗像素,同时压缩较高灰度级的值。利用峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio, PSNR)和均方误差(Mean Squared Error, MSE)作为客观评价指标,对提出的方法和原有方法进行仿真对比。实验结果表明,提出的...     

探地雷达回波信号小波压缩方法研究

介绍了多分辨分析和小波变换的基本理论以及常用小波变换压缩数据的三种方法：只保留近似信号；全部保留近似信号及细节信号中的较大值；保留近似信号及细节信号中的较大值。将紧支集小波（Daubechies)和正交三次B-样条小波压缩探地雷达数据进行了对比，计算表明正交三次B-样条小波变换方法效果较好，而在全部保留近似信号及只保留细节信号中数值较大的系数时，压缩比大而重建雷达数据与原始雷达数据间的均方差较小。     

基于Shi-Tomasi算法的探地雷达管线目标检测

探地雷达图像中的双曲线特征是用于识别管线位置的重要信息,然而在实际应用中,由于环境和设备因素的影响,双曲线特征往往发生扭曲与变形,不利于分析判读。对此提出了一种基于Shi-Tomasi算法的自动化双曲线特征的识别方法,在预处理阶段通过小波软阈值去噪与频率波数域滤波的方法去除干扰,然后采用基于Shi-Tomasi算法的图像自适应分割,最后利用OSCA(Open Scan Clustering Algorithm)算法对分割结果中的双曲线特征进行筛选,得到的双曲线特征经过拟合分析后,可用于探地雷达管线检测定位。     

探地雷达回波信号的特征提取和分类

探地雷达的回波信号具有非平稳特征.为实现非平稳信号的检测和分类,采用了二进小波变换、主分量分析与Fisher线性判别分析和前馈多层感知器分类器分别对探地雷达回波信号进行小波分解、去相关与特征选择和分类.实验结果表明,该算法具有很好的分类效果.     

基于地面激光的探地雷达图像地形校正方法

为消除地形起伏对探地雷达图像畸变和解译的影响,需进行地形校正处理。本文主要通过地面激光建立的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)来实现探地雷达图像的地形校正。首先,利用激光点云构建高精度DEM,借助靶球标记的雷达测线起始和结束位置实现雷达图像与DEM上提取出相应的二维地形剖面之间的匹配。然后,选择测线上最高点所在的水平面为参考基准面,根据时间移位原理并结合线性插值法对雷达图像上各道数据的双程传播时间进行校正;最后,选择实例数据并以差分GPS采集的地形数据为标准,着重分析了不同分辨率DEM下提取出的地形剖面对地形校正效果的影响。结果表明利用激光点云建立DEM实现探地雷达图像地形校正的有效性,当DEM分辨率与探地雷达数据采集道间距相一致时,从DEM上提取出的地形剖面实现探地雷达图像地形校正的效果最佳。     

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。     

脉冲探地雷达回波信号数据采集的设计

深入分析探地雷达工作原理以及雷达回波信号的特点,采用基于等效时间取样技术实现探地雷达回波信号的数据采集：采用高精度的数字可编程延时器产生稳定的步进时钟,作为时序步进采样的同步信号,同时采用“PC机＋单片机＋CPLD”以实现对数据采集、存储和传输的时钟控制。较之以前采用模拟电路技术产生步进采样脉冲,有电路简单、精度高、稳定性好和实时性强等优点。将标准的正弦波通过该采集电路,经处理得到恢复的波形,通过波形对比的方式来验证该设计的性能,从而定性的可以看出该设计能良好的恢复原来的信号,满足设计要求。     

脉冲探地雷达回波信号数据采集的设计

深入分析探地雷达工作原理以及雷达回波信号的特点,采用基于等效时间取样技术实现探地雷达回波信号的数据采集:采用高精度的数字可编程延时器产生稳定的步进时钟,作为时序步进采样的同步信号,同时采用PC机+单片机+CPLD以实现对数据采集、存储和传输的时钟控制.较之以前采用模拟电路技术产生步进采样脉冲,有电路简单、精度高、稳定性好和实时性强等优点.将标准的正弦波通过该采集电路,经处理得到恢复的波形,通过波形对比的方式来验证该设计的性能,从而定性的可以看出该设计能良好的恢复原来的信号,满足设计要求.     

基于鲁棒Capon波束形成的探地雷达成像算法

传统的探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)成像算法属于非自适应方法,其成像结果中存在较强的旁瓣和杂波干扰,而自适应方法具有很强的干扰抑制能力。该文利用鲁棒Capon波束形成(Robust Capon Beamforming, RCB)理论,提出了一种自适应的基于RCB的GPR成像算法,不仅考虑了GPR工作场景下电磁波折射现象,同时研究了适用于GPR成像的协方差矩阵构造方法。所提算法可大幅降低成像结果中旁瓣和杂波能量,并在一定程度上提高成像分辨率,实测数据的实验结果证明了算法的有效性。     

基于互相关的探地雷达反向投影成像算法

该文基于探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)回波数据之间的互相关性,提出了一种用于抑制GPR成像中杂波干扰的反向投影(Back Projection, BP)成像算法。与标准BP算法相比,该文的互相关反向投影(Cross-correlated Back Projection, CBP)算法增加了数据间互相关运算的步骤,而且无需引入额外的参考信号通道。理论分析和实验结果均表明,CBP算法不仅抑制了标准BP算法成像结果中的杂波干扰,而且在一定程度上提高了成像分辨率。     

频谱校正技术在频率步进探地雷达中的应用研究

频率步进方法是探地雷达的工作体制之一。由于地下介质在各个频点对电磁波的衰减程度不同,导致频率步进探地雷达中回波信号频谱已经严重变形。文中基于恒Q模型推导了当考虑地下介质衰减特性时回波频谱的表达式,提出采用频谱校正技术对回波谱白化后进行匹配滤波。仿真结果表明,该技术大大提高了距离像的主旁瓣抑制比和分辨率,提高了地下目标检测能力。     

基于改进粒子群优化的探地雷达波形反演算法

探地雷达工作的最终目的是反演解释地下结构参数,由于大多数反演问题是非线性的,研究非线性的反演方法具有重要意义。该文提出基于改进粒子群优化方法的探地雷达反演问题,该算法以信号均方误差为目标函数,用时域有限差分方法作为正演工具。通过与基于遗传算法等反演方法的结果对比,说明了该算法兼顾了准确性和简便性;通过对模型复杂、参数多、信噪比差的仿真数据的反演结果,说明了该算法对多参数反演的有效性和良好的抗噪性;对实测数据的反演结果,进一步验证了该算法的可行性。     

探地雷达回波信号处理及其应用

探地雷达是近年来快速发展的一种高精度无损探测技术，目前被广泛应用于建筑、环境、考古等各个工程领域。主要介绍了探地雷达回波信号处理的主要方法，这些方法能有效地消除各种干扰，有利于探地雷达的进一步推广和使用。最后通过工程应用中的实测数据和处理结果证明了各种处理方法的有效性。     

基于小波和脊波变换的探地雷达信号杂波抑制

针对如何有效去除探地雷达信号的干扰噪声问题,提出了一种基于小波和脊波变换的杂波抑制方法。小波能有效地描述图像的点奇异性,而脊波能有效地描述图像的线奇异性。首先结合小波和脊波的特点,对探地雷达回波信号进行自适应阈值去噪,然后利用脊波的方向敏感性在脊波域去除直达波信号,最终通过处理实际探底雷达数据,验证算法的有效性。     

基于时间反转的探地雷达多目标成像算法研究

时间反转成像算法用于探地雷达多目标成像时,由于各个目标体的能量聚焦时刻和聚焦能量的强度都不相同,使得智能识别局部能量聚焦时刻成为该算法的瓶颈。为了实现时间反转成像算法用于探地雷达多目标成像,首先在B-Scan 中检测到潜在目标双曲线位置,然后用窗口框出各个潜在目标体的“空间-时间”位置,之后将该“空间-时间”窗口转化为待成像区域中的“位置-埋深”窗口,并对各个潜在目标窗口分别进行时间反转成像,虚假目标不存在能量聚焦,进而剔除虚假目标,实现多目标成像。实验结果表明:该算法能较好地实现多目标成像,由于该算法只对潜在目标窗口进行成像,而不是对整个待成像区域进行成像,大大提高了成像效率。     

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.     

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.     

基于峭度的盲抽取技术用于雷达信号分选

在高密集、高交错的复杂雷达信号环境下,进行实时雷达信号分选处理技术是新一代雷达截获接收机信号处理的关键技术,也是电子战领域一个亟待解决的问题。文章对基于峭度的盲信号抽取（BsE,Blind Signal Extraction）术进行了分析研究,并将其应用于雷达信号分选中,通过仿真实验证明：在日趋密集、复杂的电磁信号环境中,盲抽取技术能较好地解决传统雷达信号分选方法所存在的不足和局限性。