[发明专利]一种探地雷达的多通道数据实时融合方法

说明书

技术领域

本发明涉及探地雷达数据处理领域，特别涉及该领域中的一种探地雷达的多通道数据实时融合方法。

背景技术

探地雷达是用高频无线电波来确定介质内部物质分布规律的一种探测方法。若用探地雷达对一块感兴趣区域探测，要将区域划分为等间距的测线，再沿每条测线进行等间隔扫描，从而实现整个区域的覆盖检测。为了提高效率，降低操作难度，多通道探地雷达应运而生。

采用多通道探地雷达沿测线扫描1次，就能得到整个区域的多张雷达图,实现了对同一目标体不同频率或不同角度的探测，利用多张雷达图的相互印证，大大提高了探测精度和效率。不足之处是：

(1)由于显示器的尺寸限制，不可能同时显示全部雷达图，只能分别查看。对于孤立目标或异常，只在部分通道上有所反应，就可能会漏检。

(2)多通道数据相互独立，数据间无法相互印证和校验，容易误判。

(3)扫描结束后经过处理，方可查看全部通道的雷达数据信息。但是不能满足实时要求，并且很难确定其具体位置，需要二次扫描。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种能将所有通道信息结合起来同时且实时显示的探地雷达多通道数据实时融合方法。

本发明采用如下技术方案：

一种探地雷达的多通道数据实时融合方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

(1)根据天线中心频率对各通道雷达数据进行带通滤波，使原始数据中的噪声降到最低程度；

(2)确定系统时间零点，对各通道数据重新排列，对齐，从而消除观测数据的时间差，统一“时基”；

(3)确定坐标系原点，对各通道观测数据坐标转换，从而进行空间配准，否则会产生目标位置误差；

(4)计算各通道数据的信息熵，以便将原始数据中尽可能多的信息转移到融合数据中；

(5)采用加权平均的融合规则，进行融合估计，不仅能提高融合数据的信噪比，而且能满足实时处理的要求；

(6)计算增益曲线调节增益，使融合数据上各有效波的能量均衡。

进一步的，所述步骤(1)中的带通滤波器是用窗函数法设计的FIR滤波器，采用布莱克曼窗函数，通带频率为其中f₀为天线中心频率。如果雷达数据质量较好，噪声较少，可省略此步。

进一步的，所述步骤(2)中系统时间零点的确定方法为：比较各通道数据的时间零点，把最小的那个时间零点当作系统时间零点，假定要把第c个通道在时间t_j的观测数据同步到系统时间零点t₀上，有：X_c(t₀)＝X_c(t_j-t₀)。

进一步的，所述步骤(3)中选阵列天线的中心位置为坐标系原点。

进一步的，所述步骤(4)中计算信息熵时，首先要对数据的幅度进行量化分级，其次统计相应幅度级别内的数据点个数，然后根据其概率计算信息熵。

进一步的，所述步骤(5)中根据当前数据信息熵与所有通道信息熵总和的比值确定权系数，即含有信息量比较大的原始数据应该贡献越大，权系数应该越大。

进一步的，所述步骤(6)中增益曲线的设计原则是能量大的反射信号，所乘的权因子应该小；对于能量小的反射信号，所乘的权因子应该大，为了使反射波的记录不会发生失真，权函数因子随时间的变化应该比较缓慢。若融合数据对比度较好，可省略此步。

本发明的有益效果在于：

本发明在探地雷达探测过程中对多通道数据实时融合，只需在雷达屏幕上显示融合数据结果，就可一次性查看所有通道数据信息。与现有的通过切换操作分别查看各通道数据相比更加简便、直观。同时避免了由于未能逐一查看各通道数据而引起的漏检，误判情况的发生。

将全部通道数据集中在一张图上显示可以联合判读。假如不同通道在相同位置检测到了目标回波，那么经过多通道数据融合，可以进一步加强该信号，提高检测准确性；假如不同通道在不同位置检测到了目标回波，那么经过多通道数据融合，可以把这些信号放在一起比较，便于举一反三。

本发明采用的多通道数据融合方法简单、快速，能够实时处理，这样就可以在扫描的同时，大致确定目标位置，提高效率。

附图说明

图1为本发明所公开的数据实时融合方法的数据处理流程图；

图2为单通道雷达数据回波；

图3为图2中数据对应的频谱；

图4为图2中数据进行带通滤波后的频谱；