小波变换在探地雷达数据处理中应用研究.ppt

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1、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 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

2、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,探地雷达探测技术原理,1.3 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,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,（1）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

3、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,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 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GPR数据处理中的引入,

4、2.1 小波变换及多尺度分析方法原理小波变换定义：2.2 小波在GPR数据处理中的引入,3 数据处理,五层分解结构树,3.1 低频滤波,单道低通滤波效果比较,3.2 高通滤波,3.3 带通滤波,3.4 水平背景去除,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,