[发明专利]一种探地雷达薄层目标识别定位方法

说明书

本发明公开了一种探地雷达薄层目标识别定位方法，包括以下步骤（1）、从目标感兴趣区域中依次提取每一列为一个A‑scan目标；对每一道A‑scan雷达目标数据分别进行同步挤压短时傅里叶变换（Synchrosqueezing Short Fourier transform）；（2）、获取信号的时间频率能量信息图；（3）、根据能量分布找出薄层区域；（4）、根据时间频率能量信息图,测量薄层的厚度，实现薄层目标的定位和识别。本方法无需进行数据的训练；能够较完整保留薄层目标信息，从而提升目标定位的精度，对于层厚度为的薄层数据而言,也能识别出薄层的厚度；能够提升薄层识别精确度，有效区分较强的杂波和目标回波；基于的算法较为简单，算法运算时间短，保证了快速进行薄层目标定位的精确性。

技术领域

本发明涉及探地雷达探测领域，具体为一种基于同步挤压短时傅里叶变换的探地雷达薄层定位和识别方法。

背景技术

探地雷达是近几十年迅速发展起来的一种有效的浅层地下目标探测技术，它是一种非破坏性探测手段，具有探测速度快、分辨率高、操作方便灵活、探测成本低等诸多优点，已被广泛应用于地下目标，如空洞、管道、地雷等的探测及定位。

电磁波在分层介质中传播时，如果分界面两边介质的波阻抗不连续，电磁波在分界面上会产生反射。本文首先建立含有薄层的分层介质模型，推导出薄层反射系数.再通过分析薄层反射系数来分析薄层的电磁波反射特性.依据薄层反射系数分析结果，得出：薄层对电磁波的反射，可以等效为薄层对电磁波的滤波作用.薄层的滤波特性与薄层的类型和厚度密切相关.如果薄层的厚度小于λ/8，电磁波在分界面上下层的反射会叠加在一起，直接从时间域无法判断层的厚度。

目前常用的薄层识别定位方法主要有以下五种：1、基于短时傅里叶变换的方法，由于存在时窗固定的缺陷，导致时频分辨率无法适当地调节，即大时窗对应高频率分辨率和低时间分辨率；而小时窗则对应高时间分辨率和低频率分辨率；2、连续小波变换方法，具有多分辨率的特征以及更好的能量聚焦性，即在信号的高频区有较好的时间分辨率，低频区有较好的频率分辨率。很长时间以来，在许多领域，CWT一直都是非常受欢迎的时频分析方法；3、广义 S变换已广泛应用于地球物理学中；4、滑动时窗法，主要是用来改善谱图的可读性，提高信号分量的时频聚焦性。其基本思路是：将时频谱图中任何一点的能量值分配到另一点上，但是该方法存在一个缺陷，即它是不可逆的，不能通过逆变换重构出初始信号；

这些方法在时频图在整个区间分布还是存在模糊的，特别是在低频区。为此，Daubechies等提出了联合小波变换和重组的新方法—同步挤压小波变换(Synchrosqueezing Wavelet Transform：SSWT),该方法是将小波变换后的时频谱进行重组，即可获得较高时频精度曲线。

发明内容

为了解决传统的地下目标定位方法存在着诸多弊端的问题，本发明提供李一种基于同步挤压短时傅里叶变换的探地雷达薄层目标识别定位方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种探地雷达薄层目标识别定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、从目标感兴趣区域中依次提取每一列为一个A-scan目标；对每一道 A-scan雷达目标数据分别进行同步挤压短时傅里叶变换(Synchrosqueezing Short Fouriertransform)；

(2)、获取信号的时间频率能量信息图；

(3)、根据能量分布找出目标感兴趣区域；

(4)、根据时间频率能量信息图,测量薄层的厚度实现薄层目标的定位和识别。

所述步骤(1)具体为：

1)、探地雷达信号为B-scan图像，提取图像的每一列从目标感兴趣区域中依次提取每一列为一个A-scan目标；