小波變換在探地雷達(dá)數(shù)據(jù)處理中應(yīng)用研究ppt課件

1、小波變換在探地雷達(dá) 數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用 探地雷達(dá)觀測數(shù)據(jù)為由電磁回波組成的時(shí)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(shí)頻分析方法去噪是雷達(dá)信號(hào)的數(shù)據(jù)處理研究的熱點(diǎn)問題。 本文介紹了探地雷達(dá)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(dá)信號(hào)高通、低通及帶通濾波方法；試算實(shí)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(dá)的信號(hào)處理，具有廣泛的應(yīng)用前景 。目目 錄錄1 探地雷達(dá)原理與信號(hào)建模 1.1 探地雷達(dá)探測技術(shù)原理 1.2 雷達(dá)電磁波在介質(zhì)中的傳播特性 1.3 探地雷達(dá)的干擾波分析 1.4 基本模型 2小波原理與在GPR

2、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(dá)原理與信號(hào)建模探地雷達(dá)原理與信號(hào)建模 探地雷達(dá)探測技術(shù)原理 1.3 探地雷達(dá)的干擾波分析探地雷達(dá)的干擾波分析電磁波為球面波，因此在探地雷達(dá)發(fā)射電磁波為球面波，因此在探地雷達(dá)發(fā)射天線發(fā)射的電磁波是全空間的，電磁波向三天線發(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。包括：空氣回波、多次波、電磁干擾。1.3.

3、1 空氣回波空氣回波圖2 地物在雷達(dá)剖面上反映示意圖 圖 3 多線架空輸電線路干擾1.3.2 多次波多次波（1） 強(qiáng)反射界面和物體特征強(qiáng)反射界面和物體特征 天線通過地表金屬物時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)反射，在探地雷達(dá)剖面上反映為強(qiáng)能量同相軸出現(xiàn) （2 ）耦合效應(yīng)引起的干擾特征）耦合效應(yīng)引起的干擾特征 耦合效應(yīng)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(shí)間長 （3地表含水量引起的干擾特征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(dòng)很強(qiáng)烈，反射能量強(qiáng)弱變化較大 1.3.3 電磁干擾電磁干擾 在施工時(shí)，常常受到來自電臺(tái)、在施工時(shí)，常常受到來自電臺(tái)、電視臺(tái)、雷電放電、太

4、陽活動(dòng)等外電視臺(tái)、雷電放電、太陽活動(dòng)等外部電磁干擾，這些干擾成分是不可部電磁干擾，這些干擾成分是不可避免的，也是不規(guī)律的，對(duì)雷達(dá)信避免的，也是不規(guī)律的，對(duì)雷達(dá)信號(hào)的影響也是不定的。由于現(xiàn)在的號(hào)的影響也是不定的。由于現(xiàn)在的雷達(dá)儀器都是高抗電磁干擾的，大雷達(dá)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。只多數(shù)情況下沒有很明顯的特征。只有這些干擾比較強(qiáng)的時(shí)候才會(huì)有明有這些干擾比較強(qiáng)的時(shí)候才會(huì)有明顯的一些特征。顯的一些特征。1.4 基本模型一個(gè)含噪的一維信號(hào)模型可以表示為：2 小波原理與在小波原理與在GPR數(shù)據(jù)處理中的引入數(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及多尺度分

5、析方法原理小波變換定義：小波變換定義：2.2 小波在小波在GPR數(shù)據(jù)處理中的引入數(shù)據(jù)處理中的引入3 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 五層分解結(jié)構(gòu)樹 3.1 低頻濾波低頻濾波 單道低通濾波效果比較3.2 高通濾波高通濾波3.3 帶通濾波帶通濾波3.4 水平背景去除水平背景去除結(jié)論結(jié)論（1探地雷達(dá)信號(hào)是以中心頻率為中心具有一定帶寬的時(shí)頻信號(hào)，其特點(diǎn)適合應(yīng)用小波變換方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。（2離散小波分解將信號(hào)分解為“概貌和“細(xì)節(jié)”，其中“概貌代表了信號(hào)中的低頻成分而“細(xì)節(jié)代表了信號(hào)中的高頻成分包括白噪聲）。（3小波法對(duì)探地雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行低通濾波（“細(xì)節(jié)置零），可有效壓制信號(hào)中的隨機(jī)干擾，使寄于信號(hào)上的“毛刺消逝。（4小波法對(duì)探地雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行高通濾波（“概貌置零），可有效壓制信號(hào)中的低頻背景，使信號(hào)的“偏軸現(xiàn)象消失。（5小波法對(duì)探地雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行帶通濾波部分“細(xì)節(jié)與“概貌置零），可有效保持信號(hào)中心頻率一定泛圍內(nèi)的信號(hào)，突出