探地雷达信号特征分析和分辨率提高方法研究

探地雷达信号的奇异点或突变点作为雷达信号的重要特征通常反映介质重要信息,如电性变化界面或异常体等。分析了探地雷达信号在Hilbert变换下,利用小波变换确定探地雷达信号奇异点位置的方法。解决了传统傅立叶变换只能从整体检测探地雷达信号奇异性的局限性。并且由于小波变换良好的时频局部化特性,进一步讨论了其在提高探地雷达信号分辨率的研究中的应用。     

探地雷达小波的构造及在提高雷达信号分辨率中的应用

从理论上详细分析了探地雷达子波的形成机理,提出了一种构造探地雷达小波函数的方法。与Cauchy小波及Morlet小波相比,以这种小波作为基本小波,应用于探地雷达实际资料处理中,在提高探地雷达剖面分辨率的同时,还能保持较高的信噪比     

浅析探地雷达的分辨率

从雷达波脉冲宽度出发,阐述垂直分辨率与横向分辨率的区别和相互关系,并同时指出噪音对分辨率的影响,用实例说明讯号的数字处理能大大改善分辨率.     

小波变换在探地雷达弱信号去噪中的研究

利用小波系数可以表示小波函数与分析信号的逼近程度这一原理,采用了对不同尺度下小波系数进行叠加的方法,对比9种小波函数,发现应用Mexh小波可以去除探地雷达信号中的高频噪声并放大有效信号,从而为探地雷达信号经传统数据处理方法处理后判定疑似异常位置进一步确定提供依据。     

一维HHT变换在探地雷达数据处理中的应用

探地雷达(GPR)噪声信号通常具有非稳态、非线性特征,为去除这些噪声提高GPR图像解译的准确性,对利用HHT方法去噪进行了研究。首先阐述HHT的基本理论,然后通过对探地雷达数值模拟信号中噪声的去除验证基于HHT方法的可行性,最后将该方法用于探地雷达隧道地质超前预报的数据处理中。通过研究表明:该方法可以用于探地雷达信号的去噪,通过Hilbert变换得到三特征参数图像与EMD分解后合成图像进行对比验证,从而达到提高GPR信号解译精度的目的。     

应用复小波定义探地雷达相位

Hilbert变换为基础的信号分析方法丰富了探地雷达的观测参数,为数据处理提供了更多依据。Hilbert变换针对的是“窄带”信号,对噪声非常敏感,而探地雷达信号不可避免存在噪声,且在频散介质中传播发生频散,其信号有一定的带宽。应用时一频性质较好的小波变换定义相位,较好的克服了这些问题,该方法采用连续复小波变换将探地雷达信号分解为实部和虚部,进而定义相位。     

应用MATLAB实现探地雷达数据小波变换处理

文章应用Matlab实现了探地雷达原始数据的读取及分析处理,并给出了Matlab下探地雷达数据的小波变换处理实例,应用效果令人满意,为探地雷达数据自主应用提供了新思路.     

小波包特征提取法在探地雷达回波信号分析中的应用

论述了用三角波雷达探测地下金属目标物的原理,介绍了小波包理论,给出了小波包特征提取的算法。同时利用小波包特征提取算法对雷达回波信号进行数据处理,并给了在实验室条件下探测的结果。     

连续小波变换在探地雷达信号分析中的应用研究

广泛应用于工程勘探的探地雷达,由于其发射的高频电磁波在介质中迅速衰减、受环境噪声大等因素影响,探测剖面难以对相对较深的异常体有较好的响应.复信号分析提取三瞬参数可多角度分析信号,并能突出弱反射信息,但易受噪声干扰,且常规的滤波方法不能有效地去除这一干扰.将具有时～频双重局限性的小波变换引入到复信号分析中,解决了复信号分析易受噪声干扰的问题,恢复了其对异常提取的能力.将此算法用于实际雷达探测数据处理中,取得了良好的应用效果.     

探地雷达数据的S变换时频分析

S变换自问世以来,凭借其优越性已经被广泛地应用于数字信号处理中。对模拟的探地雷达数据和实测的探地雷达数据进行S变换时频分析。其中探地雷达数据的模拟采用时域有限差分法,地电模型为层状介质,通过S变换时频分析,可以更有效地区分薄层状介质。对实测的探地雷达数据进行S变换时频分析,去除了部分噪音干扰,突出有效信号,图像更直观,易于图像的解译。     

探地雷达图像数据处理及应用研究

对探地雷达数据构成及干扰来源进行了分析,利用均值法去除背景噪声;运用HIL-BERT变换数据处理技术得到雷达图像的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率等瞬时剖面图像,以提高图像的分辨力,增强目标识别的准确性。通过对工程实际探地雷达图像数据的处理,验证了方法的有效性。     

Attenuation of random noise in GPR data by image processing

Random noise in ground penetrating radar (GPR) data affects the signal-to-noise ratio, blurs the details, and complicates reconnaissance of the useful information. Many methods with different advantages and disadvantages have been proposed to eliminate or weaken the random noise. We have reviewed basic principles of various signal processing techniques including the curvelet transform (CT), non-local mean (NLM), median, and mean filters to remove the random noise and compared their performances using synthetic and actual GPR data. The performances of the four filters were analyzed on synthetic GPR data both in time and frequency domains. On noisy synthetic data, results indicate that the CT filter performs better than NLM, mean, and median filters at attenuating random noise and improving S/N of the GPR data. On the real data, the performance of only the NLM and CT filters was investigated. Comparing the results clearly shows the CT filter robustness for the random noise attenuation and simultaneously its signal preservation.     

基于EMD分解的探地雷达信号瞬时频率分析

介绍了Hilbert-Huang变换中经验模式分解(EMD)的基本原理;讨论了实际探地雷达信号处理中EMD分解的终止条件;给出了利用内蕴模式函数(IMF)计算信号瞬时频率的计算公式。实际探地雷达剖面的HHT(Hilbert-Huang Transform)分析表明,由IMF得到的瞬时频率剖面对埋地目标的识别能力明显优于直接由探地雷达信号得到的瞬时频率剖面,并讨论了IMF的多分辨率特性。     

Topographic migration of GPR data: Examples from Chad and Mongolia

Most ground-penetrating radar (GPR) measurements are performed on nearly flat areas. If strongly dipping reflections and/or diffractions are present in the GPR data, a classical migration-processing step is needed in order to determine the geometries of shallow structures. Nevertheless, a standard migration routine is not suitable for GPR data collected on areas showing a variable and large topographic relief. To take into account topographic variations, the GPR data are, in general, corrected by applying static shifts instead of using an appropriate topographic migration that would place the reflectors at their correct locations with the right dip angle. In this article, we present an overview of Kirchhoff's migration and show the importance of topographic migration in the case where the depth of the target structures is of the same order as the relief variations. Examples of synthetic and real GPR data are shown to illustrate the efficiency of the topographic migration.     

短时傅里叶变换在GPR数据解释中的应用

小波变换、经验模态分解、奇异值分解是提高探地雷达数据信噪比、突出深部异常的有效手段.笔者提出一种快速的短时傅里叶变换技术,对探地雷达噪声信号进行解译,利用雷达发射信号与噪声信号的频谱差异提高雷达数据的信噪比;并以数值算例进行验证,分别从单道波信号的频率能量差异,主频等值分布差异等方面详细分析了该方法与小波变换、经验模态分解方法的优势.结果表明,短时傅里叶分析技术能实现探地雷达数据的快速解译,为探地雷数据的反演成像提供更精确的约束条件.     

探地雷达识别管线渗漏病害的试验研究

为提高供水管线渗漏病害的识别率,本文针对探地雷达识别管线渗漏病害开展试验研究。依据渗漏区渗流规律和渗漏区电磁参数特征,得到不同工况下的管线渗漏病害雷达图谱,总结了探地雷达图像判识过程中渗漏区图谱的典型特征,得出探地雷达能够有效地反映地下管线的病害位置和泄漏程度。借助分频技术以及道积分技术对部分雷达病害数据做了进一步的属性分析。道积分技术能够可以提高数据的整体分辨率,凸显出渗漏部位波阻抗的变化,能实现渗漏程度差异的评价;S变换的分频技术消除了其它噪音的干扰,能刻画不同频带的渗漏程度;综合两种属性分析方法可以实现管线渗漏位置、大小程度综合的刻画和判断,凸显了渗漏区信号,提高了探地雷达数据的识别率。     

直接写位图实现探地雷达数据显示研究

有效提高探地雷达(简称GPR)数据的色谱显示速度是GPR软件开发的一个重要项目。由文件头、位图信息头加住图数据组的BMP住图记录格式与由文件头加道数据组成GPR数据记录格式有很强的相似性。本文利用这种相似性，提出了一种有效提高GPR数据显示速度的方法。该方法利用文件头和必要的文件信息生成住图信息，然后完成GPR数据到住图数据的变换，最后通过住图的显示来完成GPR数据的显示。这种方法减少了对磁盘的访问次数，数据变换在内存中完成，数据显示一次完成所以有效提高了数据的显示速度。     

基于解析方法计算频散层状介质的探地雷达响应

考虑频散介质的电磁波传播,采用Cole-Cole公式建立频散模型。只考虑介质的介电常数随外加电磁场频率的变化,采用高密度采样滤波算法,模拟层状介质的雷达响应,从中可以看出频散介质对雷达波的衰减影响。