小波變換在探地雷達數(shù)據(jù)處理中應用研究

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1、小波變換在探地雷達數(shù)據(jù)處理中的應用探地雷達觀測數(shù)據(jù)為由電磁回波組成的時間與空間的數(shù)據(jù)集，單道數(shù)據(jù)以天線頻率為中心具有一定帶寬。這種電磁回波易受環(huán)境背景的電磁干擾，利用時頻分析方法去噪是雷達信號的數(shù)據(jù)處理研究的熱點問題。本文介紹了探地雷達原理和一維小波變換多尺度分析的原理，選擇小波分析方法探討了雷達信號高通、低通及帶通濾波方法；試算實例表明小波變換在濾波方面具有優(yōu)越性，適合用于探地雷達的信號處理，具有廣泛的應用前景。目錄1探地雷達原理與信號建模1.1探地雷達探測技術原理1.2雷達電磁波在介質(zhì)中的傳播特性1.3探地雷達的干擾

2、波分析1.4基本模型2小波原理與在GPR數(shù)據(jù)處理中的引入2.1小波變換及多尺度分析方法原理2.2小波在GPR數(shù)據(jù)處理中的引入3數(shù)據(jù)處理3.1低頻濾波3.2高通濾波3.3帶通濾波3.4水平背景去除1探地雷達原理與信號建模探地雷達探測技術原理1.3探地雷達的干擾波分析電磁波為球面波，因此在探地雷達發(fā)射天線發(fā)射的電磁波是全空間的，電磁波向三維空間傳播。這就產(chǎn)生了多種干擾波，主要包括：空氣回波、多次波、電磁干擾。1.3.1空氣回波圖2地物在雷達剖面上反映示意圖圖3多線架空輸電線路干擾1.3.2多次波（1）強反射界面和物體特征天線通過

3、地表金屬物時會產(chǎn)生強反射，在探地雷達剖面上反映為強能量同相軸出現(xiàn)（2）耦合效應引起的干擾特征耦合效應引起的干擾波振幅、頻率特征接近發(fā)射電磁波，在剖面垂向延續(xù)時間長（3）地表含水量引起的干擾特征表現(xiàn)為反射波比前后同一層面波形較低、而且局部反射波跳動很強烈，反射能量強弱變化較大1.3.3電磁干擾在施工時，常常受到來自電臺、電視臺、雷電放電、太陽活動等外部電磁干擾，這些干擾成分是不可避免的，也是不規(guī)律的，對雷達信號的影響也是不定的。由于現(xiàn)在的雷達儀器都是高抗電磁干擾的，大多數(shù)情況下沒有很明顯的特征。只有這些干擾比較強的時候才會有明

4、顯的一些特征。1.4基本模型一個含噪的一維信號模型可以表示為：2小波原理與在GPR數(shù)據(jù)處理中的引入2.1小波變換及多尺度分析方法原理小波變換定義：2.2小波在GPR數(shù)據(jù)處理中的引入3數(shù)據(jù)處理五層分解結(jié)構(gòu)樹3.1低頻濾波單道低通濾波效果比較3.2高通濾波3.3帶通濾波3.4水平背景去除結(jié)論（1）探地雷達信號是以中心頻率為中心具有一定帶寬的時頻信號，其特點適合應用小波變換方法進行數(shù)據(jù)處理。（2）離散小波分解將信號分解為“概貌”和“細節(jié)”，其中“概貌”代表了信號中的低頻成分而“細節(jié)”代表了信號中的高頻成分（包括白噪聲）。（3）小波

5、法對探地雷達信號進行低通濾波（“細節(jié)”置零），可有效壓制信號中的隨機干擾，使寄于信號上的“毛刺”消失。（4）小波法對探地雷達信號進行高通濾波（“概貌”置零），可有效壓制信號中的低頻背景，使信號的“偏軸”現(xiàn)象消失。（5）小波法對探地雷達信號進行帶通濾波（部分“細節(jié)”與“概貌”置零），可有效保持信號中心頻率一定泛圍內(nèi)的信號，突出有用信息。（6）小波法對探地雷達信號進行水平背景去除，相當于空間的高通濾波。在傳統(tǒng)的濾波中很難將水平背景去除，文中方法有很好效果。謝謝各位de幫助和鼓勵請多多指教