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文档简介

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 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
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