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探地雷达FK滤波技术

作　者: 张景东
导　师: 粟毅
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 探地雷达直达波 FK算法滤波器设计
分类号: TN959.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

探地雷达在工作过程中,不可避免的会收到除目标回波外的杂波干扰,这些杂波干扰常常具有较大的能量和严重的拖尾,这些都有可能“掩盖”目标信号的回波,从而使目标无法检测判别。如何有效的去除或抑制这些杂波干扰,是探地雷达信号处理过程中的首要工作,如果不能有效的对杂波进行预处理,那么后续的成像、目标检测识别以及介质分层等工作将难以开展。论文针对探地雷达在不同工作环境下的直达波干扰以及地面上和空气中的反射介质的杂波抑制进行了系统的研究,取得了较好的效果。从探地雷达的扫描工作方式出发,论文首先介绍了FK二维变换的基本理论,结合探地雷达的回波数据,从频率波数域分析了探地雷达回波中的直达波与目标回波的差异,分别建立了相应的模型,引出了基本的FK滤波理论。针对非平坦表面的直达波,论文首先定量分析了非平坦表面的起伏量对回波信号的FK变换的影响,继而从FK滤波器设计理论出发,结合实际应用,提出了采用汉恩窗以及凯塞窗设计了去除非平坦表面直达波的二维FK带阻滤波器。最后采用一组探地雷达实验数据,将二维FK滤波器去直达波效果与RLS算法效果进行了比较,进行了算法的验证与性能评估。针对地面上和空气中的反射介质的回波,从视速度的角度出发,阐述了空气中的反射介质回波的滤波理论。论文分析了不同反射介质类型的回波特点,建立了相应的数学模型,设计了二维的切饼式滤波器,采用一组EKKO雷达实测数据验证了算法的有效性。最后针对FK滤波的结果,探讨了FK滤波器的设计与改进,并用实际数据验证了效果。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-22
  1.1 研究背景及意义  11-18
    1.1.1 GPR的发展  11-13
    1.1.2 GPR扫描方式  13-16
    1.1.3 GPR的干扰信号  16-18
  1.2 探地雷达滤波技术研究现状  18-20
  1.3 论文的主要内容  20-22
第二章 GPR直达波的FK滤波基本原理  22-31
  2.1 FK变换理论  22-28
    2.1.1 FK变换  23-24
    2.1.2 GPR直达波的FK变换特性  24-25
    2.1.3 GPR目标回波的FK变换特性  25-28
  2.2 GPR直达波的FK滤波  28-30
  2.3 本章小结  30-31
第三章非平坦表面直达波的FK滤波器  31-47
  3.1 非平坦表面直达波的特性分析  31-32
  3.2 媒质表面起伏量对FK变换影响的分析  32-34
  3.3 滤波器的实现方法  34-37
  3.4 非平坦表面滤波器  37-40
  3.5 实测数据滤波及性能分析  40-46
    3.5.1 RLS横向滤波自适应抵消法去直达波结果  41-43
    3.5.2 FK滤波去直达波结果  43-44
    3.5.3 算法的性能评估  44-46
  3.6 本章小结  46-47
第四章地面上和空气中物体回波的FK滤波算法  47-58
  4.1 地面上和空气中物体的回波模型  47-50
    4.1.1 视速度模型  47-48
    4.1.2 回波模型  48-50
  4.2 基于视速度的FK滤波器  50-51
  4.3 实测数据滤波  51-53
  4.4 FK滤波器的一些探讨  53-57
  4.5 本章小结  57-58
结束语  58-60
致谢  60-62
参考文献  62-65
作者在学期间取得的学术成果  65

探地雷达FK滤波技术

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