小波变换在探地雷达数据处理中应用研究.pptx

小波变换在探地雷达数据处理中的应用探地雷达观测数据为由电磁回波组成的时间与空间的数据集，单道数据以天线频率为中心具有一定带宽。这种电磁回波易受环境背景的电磁干扰，利用时频分析方法去噪是雷达信号的数据处理研究的热点问题。本文介绍了探地雷达原理和一维小波变换多尺度分析的原理，选择小波分析方法探讨了雷达信号高通、低通及带通滤波方法；试算实例表明小波变换在滤波方面具有优越性，适合用于探地雷达的信号处理，具有广泛的应用前景。目目 录录1探地雷达原理与信号建模1.1探地雷达探测技术原理1.2雷达电磁波在介质中的传播特性1.3探地雷达的干扰波分析1.4基本模型2小波原理与在GPR数据处理中的引入2.1小波变换及多尺度分析方法原理2.2小波在GPR数据处理中的引入3数据处理3.1低频滤波3.2高通滤波3.3带通滤波3.4水平背景去除1 探地雷达原理与信号建模探地雷达原理与信号建模探地雷达探测技术原理探地雷达探测技术原理1.3 探地雷达的干扰波分析探地雷达的干扰波分析电磁波为球面波，因此在探地雷达发射天线发射的电磁波是全空间的，电磁波向三维空间传播。这就产生了多种干扰波，主要包括：空气回波、多次波、电磁干扰。1.3.1 空气回波空气回波图2地物在雷达剖面上反映示意图图3多线架空输电线路干扰1.3.2 多次波多次波（1）强反射界面和物体特征强反射界面和物体特征天线通过地表金属物时会产生强反射，在探地雷达剖面上反映为强能量同相轴出现（2）耦合效应引起的干扰特征）耦合效应引起的干扰特征耦合效应引起的干扰波振幅、频率特征接近发射电磁波，在剖面垂向延续时间长（3）地表含水量引起的干扰特征）地表含水量引起的干扰特征表现为反射波比前后同一层面波形较低、而且局部反射波跳动很强烈，反射能量强弱变化较大 1.3.3 电磁干扰电磁干扰在施工时，常常受到来自电台、电视台、雷电放电、太阳活动等外部电磁干扰，这些干扰成分是不可避免的，也是不规律的，对雷达信号的影响也是不定的。由于现在的雷达仪器都是高抗电磁干扰的，大多数情况下没有很明显的特征。只有这些干扰比较强的时候才会有明显的一些特征。1.4基本模型一个含噪的一维信号模型可以表示为：2 小波原理与在小波原理与在GPR数据处理中的引入数据处理中的引入 2.1 小波变换及多尺度分析方法原理小波变换及多尺度分析方法原理小波变换定义：小波变换定义：2.2 小波在小波在GPR数据处理中的引入数据处理中的引入3 数据处理数据处理五层分解结构树3.1 低频滤波低频滤波单道低通滤波效果比较3.2 高通滤波高通滤波3.3 带通滤波带通滤波3.4 水平背景去除水平背景去除结论结论（1）探地雷达信号是以中心频率为中心具有一定带宽的时频信号，其特点适合应用小波变换方法进行数据处理。（2）离散小波分解将信号分解为“概貌”和“细节”，其中“概貌”代表了信号中的低频成分而“细节”代表了信号中的高频成分（包括白噪声）。（3）小波法对探地雷达信号进行低通滤波（“细节”置零），可有效压制信号中的随机干扰，使寄于信号上的“毛刺”消失。（4）小波法对探地雷达信号进行高通滤波（“概貌”置零），可有效压制信号中的低频背景，使信号的“偏轴”现象消失。（5）小波法对探地雷达信号进行带通滤波（部分“细节”与“概貌”置零），可有效保持信号中心频率一定泛围内的信号，突出有用信息。（6）小波法对探地雷达信号进行水平背景去除，相当于空间的高通滤波。在传统的滤波中很难将水平背景去除，文中方法有很好效果。谢谢各位de帮助和鼓励请多多指教