基于分層媒質(zhì)內(nèi)部反射的探地雷達(dá)信號(hào)處理方法研究.pdf

1、在道路工程領(lǐng)域,探地雷達(dá)(Ground Penetrating Radar,GPR)作為無損檢測(cè)的一種工具被用于探測(cè)道路的結(jié)構(gòu)與物理特征。雷達(dá)向地面發(fā)射電磁波,如果介質(zhì)的絕緣常數(shù)足夠大,那么每一個(gè)界面都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反射波。分析反射回波信號(hào)的目的是為了估計(jì)各回波信號(hào)的時(shí)延,地層的各結(jié)構(gòu)特征可以從回波的時(shí)延信息中得知。
　　 在本文中,我們考慮經(jīng)典的單層鋪設(shè)模型,傳統(tǒng)的信號(hào)模型只包括每個(gè)反射界面返回的直接反射波(主反射波),每一界面只

2、有一個(gè)主反射波。各個(gè)主反射波的幅度可以由各個(gè)反射界面各不相同的反射和透射系數(shù)來決定,這些系數(shù)可以由Fresnel方程計(jì)算得到。
　　 比較于傳統(tǒng)的模型,本文中我們考慮另一種把分層媒質(zhì)間多次反射波考慮在內(nèi)的新的信號(hào)模型。和主反射波不同,多次回波由各層媒質(zhì)內(nèi)部的多次反射波構(gòu)成。在文獻(xiàn)中對(duì)信號(hào)的幅度就行了仿真,新的模型則是具有幾何級(jí)數(shù)形式的集合。新模型中引入了一些非線性,之后將會(huì)對(duì)新模型進(jìn)行時(shí)延估計(jì)。
　　 參考文獻(xiàn)[34]中

3、給出了多種時(shí)延估計(jì)(Time Delay Estimation,TDE)的算法,快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform,FFT)由于其簡(jiǎn)單而且具有很高的計(jì)算效率,所以被廣泛的應(yīng)用。但是FFT的分辨能力有限,當(dāng)兩個(gè)信號(hào)非常的接近時(shí),FFT無法把它們區(qū)分開來。為了進(jìn)一步處理雷達(dá)信號(hào),我們引入了高分辨力的多重信號(hào)分類算法(MUltiple SIgnals Classification,MUSIC)。
　　 當(dāng)信號(hào)

4、高度相關(guān)的時(shí)候,MUSIC算法就不能工作了,因?yàn)樵趯?shí)際中由于發(fā)射信號(hào)都來自同一信號(hào)源,所以不可能得到完全不相關(guān)的信號(hào)源。為了使MUSIC算法起作用,需要先對(duì)先對(duì)信號(hào)做一些空間平滑的預(yù)處理。于是我們得到改進(jìn)的算法(MUSIC-SSP,MUSIC-MSSP)。空間平滑的技術(shù)是基于求取分割的頻域子帶的均值而得到的。
　　 本文中,我們首先闡釋一些傳統(tǒng)算法,如信號(hào)模型的快速傅里葉變換。然后介紹MUSIC算法及其仿真結(jié)果。之后為了改善MU