[发明专利]基于三维探地雷达的雷达数据标准处理方法

说明书

本发明公开了基于三维探地雷达的雷达数据标准处理方法，包括：采集三维探地雷达信号，并采用极值法去除地面波；对探地雷达信号中任一雷达电磁波的任一采样点去除采样均值，以剔除杂波与噪声；将数个雷达电磁波的波形进行叠加，并求得固定范围中心点的雷达振幅值，并去除背景噪声；根据三维探地雷达的固定频率f，采用带通滤波器进行滤波；利用增强函数对滤波的雷达电磁波进行增强处理；将增强后的雷达电磁波的数据转换成彩色图像。通过上述方案，本发明具有逻辑简单、数据可靠、直观便于分析等优点，在雷达数据处理技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明涉及雷达数据处理技术领域，尤其是基于三维探地雷达的雷达数据标准处理方法。

背景技术

探地雷达(Ground Penetrating Radar)是利用雷达电磁波探测地下目标，通过分析目标信号的特征来提取目标的性质、形状等信息。现有的技术中，可实现地下目标探测的技术有很多，例如核、重力场、电磁感应和超声波等等方式。但是，探地雷达(GPR)在应用时有明显的优越性，相比于其他技术，它的优越性具体表现在探测费用低、探测速度快、探测过程连续、探测目标范围广(可以探测非金属和金属)、分辨率高、操作方便灵活等优点。近年来，探地雷达一直是国际学术讨论的热点之一。它在国防、公路、城市建设、公安、铁路、运输、矿山、机场、考古、隧道、水利等诸多领域得到了很大的关注，在各个领域，探地雷达都表现出了十分广阔的应用前景。目前使用较多、效果更好的是三维探地雷达。

然而，探地雷达在工作时，其工作环境复杂多变，导致接收机接收到的回波信号包含各种各样的杂波，使得辨认目标回波十分困难，这就需要抑制杂波和噪声，以提取所需的目标回波信号。同时，由于雷达电磁波的传播随着距离的变化会导致信号产生衰减，因此还需要利用特定的函数进行增强，因此，信号处理是探地雷达正常工作的前提。目前，现有技术中的方法大多没有一个统一的标准流程来进行探地雷达处理，无法保证最终处理效果的一致性与准确性、高效性。

因此，急需要提出一种逻辑简单、准确可靠的基于三维探地雷达的雷达数据标准处理方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供基于三维探地雷达的雷达数据标准处理方法，本发明采用的技术方案如下：

基于三维探地雷达的雷达数据标准处理方法，包括以下步骤：

采集三维探地雷达信号，并采用极值法去除地面波；

对探地雷达信号中任一雷达电磁波的任一采样点去除采样均值，以剔除杂波与噪声，其表达式为：

其中，A_m′表示整体探地雷达信号去除噪声后探地雷达中一个雷达电磁波的第m个采样点的雷达信号，A_m表示原始探地雷达中一个雷达电磁波的第m个采样点的雷达信号，N表示探地雷达中采集到的雷达返回雷达电磁波数量；

将数个雷达电磁波的波形进行叠加，并求得固定范围中心点的雷达振幅值，并去除背景噪声，其表达式为：

其中，A_c表示固定范围中心点的雷达振幅值，A_ij表示叠加后的雷达电磁波的固定范围坐标(i，j)的雷达振幅值；M表示固定范围大小，其取值范围为大于10、且小于50的整数；

根据三维探地雷达的固定频率f，采用带通滤波器进行滤波；

利用增强函数对滤波的雷达电磁波进行增强处理，其表达式为：

其中，A_i′表示采用增强函数后还原的探地雷达电磁波第i个采样点真实幅值，A_i表示探地雷达电磁波第i个采样点原始幅值，R表示一个电磁波的采样点总数量，ρ为增强系数；