探地雷达浅层小目标回波信号处理方法研究

摘要

本文的目的是研究无载波探地雷达埋地小目标信号处理算法的实现及应用。主要研究了埋地小目标的自动检测与定位，提高探地雷达的空间分辨率及合成孔径成像等方面。针对这几个研究对象，本文的主要工作及创新点如下所述： 1.讨论了多种探地雷达信号处理的方法。提出了一种对埋地小目标进行自动探测的新方法。根据回波特点和双曲线特征对探地雷达回波剖面图进行逐层剥离的处理，从噪声和杂波背景中剥离出目标回波信号。 2.研究了回波双曲线拖尾产生的原因及其对探地雷达对地探测分辨率造成的影响。详细研究了拖尾的特性，提出了一种基于相关性进行拖尾识别的新算法，去除了目标拖尾，显著提高了探地雷达的空间分辨率。 3.在目标自动探测和拖尾识别之后，基于最小熵波速估计算法，详细研究比较了波前成像算法以及后向投影合成孔径成像算法，对目标进行精确定位。 4.利用大量仿真和实测数据对所提算法进行了验证，证明了所提方法的工程有效性。 此外，本文还讨论了电磁波在土壤中的传播，探地雷达的基本原理与体制等内容，并对探地雷达信号处理方面的进一步研究内容进行了展望。

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第一章 绪论

1.1研究的背景及意义

1.2国内外探地雷达的研究现状

1.3无载波脉冲探地雷达信号特点

1.4本文的主要研究内容

第二章 探地雷达目标回波特性及常用的信号处理方法

2.1电波在分层媒质中传播的基本特性

2.2探地雷达的工作方式

2.3探地雷达的信号模型

2.4均匀介质中目标回波的双曲线特征

2.5探地雷达常用信号处理方法

2.5.1回波信号的预处理

2.5.2.ROI区域的提取

2.5.3基于图像处理的浅层探地雷达信号处理技术

2.5.4探地雷达偏移成像处理

第三章 无载波脉冲探地雷达小目标的自动探测与定位

3.1引言

3.2逐层剥离浅层小目标信号自动探测算法

3.2.1算法流程

3.2.2具体算法步骤分析

3.3拖尾识别

3.4合成孔径成像

3.4.1(w)k与BP两种成像算法的比较

3.4.2波速估计算法分析

第四章 探地雷达目标双曲线的拖尾识别

4.1引言

4.2探地雷达的距离分辨率

4.3方位向上多目标曲线分离

4.4拖尾识别方法

4.4.1拖尾形成原因分析

4.4.2拖尾识别算法

4.4.3仿真数据试验

第五章 雷达对地探测试验与分析

5.1实验背景

5.2探地雷达小目标自动探测试验

5.3探地雷达拖尾识别算法试验

第六章 总结

6.1全文总结

6.2对未来工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间从事的项目以及取得的研究成果