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与常规雷达相比,超宽带雷达具有距离分辨力高、近距离盲区小、穿透性强、目标识别率高等特点,已被广泛应用于灾后搜寻、救援工作中,以对受困生命体征目标进行生命探测。为实现使用超宽带雷达对受困生命体征目标的识别定位,本研究提出基于信号多特征提取技术及支持向量机模型的人体呼吸信号识别方法。首先,使用经验模态分解、变分模态分解及希尔伯特变换提取雷达探测信号的微多普勒特征,使用傅里叶变换提取宏观频谱特征,使用相关分析获取相关性特征;然后,以提取的信号特征为输入,使用支持向量机模型对信号进行分类,进而对人体呼吸信号进行识别,对人体位置进行定位。不同障碍物场景下的试验结果表明,本方法可有效识别砖墙、建筑楼板等遮挡物下的受困生命体征目标,并提供其位置信息。 相似文献
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机载探地雷达可以用于人类无法到达的危险地区、植被严重覆盖的地下目标体探测,然而由于机载探地雷达的特殊性,影响机载探地雷达探测效果的因素包括天线的极化方向、天线的飞行高度以及地表粗糙度等.为了研究这些影响因素与探测效果之间的关系,用三维时间域有限差分模拟电磁波的传播过程,以沙漠地区地下空洞掩体的机载探地雷达探测为实例,分别模拟了不同天线极化方向、天线高度及地表粗糙度情况下的机载探地雷达剖面,分析了各因素对机载探地雷达探测地下空洞目标体的影响.天线极化方向与目标体走向垂直更有利于地下目标体探测;天线距离地表越近,可以获得更高分辨率的雷达剖面;沙漠地表起伏越大,雷达剖面中的散射杂波能量越强,浅部地下目标体信号容易被掩盖.为了消除起伏地形造成的散射杂波,提出用逆时偏移成像技术对共炮集机载探地雷达数据进行偏移成像,成像结果优于基尔霍夫偏移成像结果. 相似文献
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地下管线是保障城市运行的重要基础设施与生命线,开展管线探测是城市地下工程建设中必不可少的环节.探地雷达正演有助于掌握雷达波在地下的传播规律、加深对管线回波的认识.由于真实的地下介质分布不均匀、测区环境充斥着多种干扰,导致实际的探地雷达剖面中回波信号成分复杂、目标双曲线形态不完整,难以直接进行地质解释,而数值模拟常不考虑杂波干扰,模拟结果相对理想化.因此,本文聚焦于管线模型的物理模拟实验,在室内实验室和野外现场构建了一系列不同材质、不同埋深、不同管径的管线模型,利用不同中心频率的天线开展探测实验;分析了地下管线的雷达波传播规律及特征;结合管线材质、大小和埋深等信息,进一步验证雷达资料解释的准确度.结果表明：在背景介质均匀的沙池实验中,原始雷达剖面中背景噪声较小、目标双曲线形态完整,金属管线的反射波能量最强,含水管线会引起明显的多次波.而在野外现场采集到的雷达数据中存在较多的噪声干扰,不同管线引起的雷达回波呈双曲线或“类双曲线”;与背景介电常数的差异越大,反射波能量越强;相较于深埋管线,浅埋管线的双曲线特征更明显、振幅能量更强.由此可见,不同管线具有不同的双曲线特征、相位和振幅特征,可为地... 相似文献
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探月雷达作为嫦娥三号和嫦娥四号月球探测任务中最重要的科学载荷之一,其目标是探测月壤及地下结构信息.然而,嫦娥三号探月雷达的第二通道数据受到横向杂波的干扰,使得有用的反射信息被掩盖.这些杂波可以认为是影响数据质量的横向噪声,使得探月雷达数据信噪比低,影响数据解释.本文将利用shearlet变换对探月雷达数据进行信号分析与噪声去除,并对嫦娥三号着陆区的月壤结构进行重建.首先,在shearlet域中,观察横向噪声的分布,并分离出以噪声为主的shearlet分量,并得到重建后的雷达数据.随后,为充分利用嫦娥三号第二通道两套数据的整体优势,对两套经过shearlet变换去噪后的雷达数据进行融合,得到综合探月雷达图像,有效得去除了水平噪声并增强了来自浅月表的有效信号.最后,根据探月雷达处理结果对嫦娥三号着陆点的月壤结构进行重建,重建结构中的溅射物厚度与撞击坑溅射物经验公式结果得到了相互印证. 相似文献
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基于GprMax正演模拟的探地雷达根系探测敏感因素分析 总被引：3，自引：0，他引：3
应用探地雷达对植物根系进行探测的有效性已得到证实.但由于根系结构复杂,根围环境异质性强,针对基于探地雷达得到的根系探测数据的解读尚处于经验积累阶段.本研究首先通过对比根系探地雷达实测信号图像和模拟信号图像,证实了利用GprMax模拟探地雷达探测植物根系的有效性.其次通过定义不同根系空间结构和电性参数场景,模拟了不同条件下根目标反射信号的差异,并对影响探地雷达探测植物根系有效性的敏感因素进行了初步分析.模拟结果有助于探地雷达野外根系探测图谱的解译,为探地雷达在植物根系探测中的应用积累经验. 相似文献
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在月球探测中,星载高频雷达探测仪(HF Radar Sounder)通过月球表面天底点和次表面天底点的回波时延差与强度探测月球分层结构.电磁波在月球分层结构内散射与传播的建模与模拟,对于从雷达探测仪回波中提取微弱的次表面天底点回波,获取次表层结构信息等有重要的意义.本文基于粗糙面散射的Kirchhoff近似与几何光学射线追踪,提出月球分层结构雷达探测回波的模拟方法.根据月球表面地形特征,由规则三角形网格对月表面地形进行数值剖分,数值计算月球表面与次表层面的雷达回波,模拟绕月飞行的星载雷达探测仪对月球表面与次表层结构的探测图像,分析月球表面特征性物理参数对回波的影响.本文所述方法也可以应用到火星等其他外星球次表层结构的探测中. 相似文献
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三亚非相干散射雷达是一部位于低纬度地区的先进的相控阵雷达系统,其主要任务是对地球电离层进行观测研究.在其探测区域内有许多航天器及碎片飞越,这些硬目标的存在导致回波信号比电离层非相干散射信号强度高出几个量级,进而影响电离层参量反演.为了有效消除原始数据中的硬目标信号,本文采用CFAR (constant false alarm rate)的方法来检测和消除硬目标.由于电离层背景不稳定,我们提出了基于传统OS-CFAR的自适应VI-OS-CFAR算法.在本文中,我们将新算法与传统的四种算法进行比较并将其应用于三亚雷达观测的数据处理中,结果证明了我们方法的有效性,该方法有望应用于三亚非相干散射雷达实际信号处理中. 相似文献
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探地雷达正演模拟在真实雷达数据解译及全波形反演中扮演着重要的角色,针对传统探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)正演模拟计算量巨大、耗时、不利于实时探测等问题,提出一种基于机器学习框架的近实时GPR正演模拟方法.以混凝土中的钢筋探测作为GPR应用场景,混凝土的含水量、钢筋半径及埋地深度作为模型参数,利用时域有限差分数值模拟散射回波信号;运用主成分分析对回波数据进行降维处理得到相应的主成分权值系数,并以此作为机器学习网络的输出;设计了一种基于随机森林的多层循环网络架构和学习策略,不仅充分挖掘学习模型参数和主成分权值系数之间的内在因果关系,也共享主成分间的相互联系,并具有对每个预测主成分完善和修正的功能,以此实现基于机器学习的探地雷达快速正演模拟,与传统机器学习相比,有效提高了正演模拟的精度.在此基础上将两个深度神经网络与随机森林相结合,以回波数据主成分系数为输入,建立了基于机器学习的场景参数预测模型,实现了近实时的埋地目标探测,预测的混凝土含水量最大误差为2%,钢筋埋地深度最大误差为6.7%. 相似文献
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从探地雷达GPR(Ground Penetrating Radar)在土壤污染探测中的应用、污染土壤介电常数模型的演化和土壤介电常数求取三方面综述了目前国内外学者利用探地雷达技术开展的土壤污染探测研究.研究认为以土壤介电常数为纽带,采用适宜的方法从雷达回波信号求得介电常数,基于合理的土壤介电常数模型,通过神经网络技术,可驯化建立介电常数和污染土壤多个参数之间联系,从而实现污染土壤中多种污染物含量的监测. 相似文献
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利时用合成孔径聚焦技术(SAFT)检测混凝土缺陷,常规的短脉冲检测方法信噪比较低,导致检测距离较浅,使应用范围受到限制。本文引入雷达探测中使用的脉冲压缩技术,并提出了改进的基于脉冲压缩技术的合成孔径聚焦榆测方法(ISAFT)。该方法通过发射线性调频信号(LFM),将缺陷回波信号经匹配滤波进行脉冲压缩处理,得到的压缩信号具有主瓣宽度较窄、峰值较高的特点。然后利用该压缩信号进行SAFT成像处理,提高了图像对比度。与常规的短脉冲检测方法相比,该方法既提高了信噪比,又保证了缺陷检测的分辨率。理论和实验结果表明,该方法不仅能抑制噪声提高成像对比度,而且还适用于混凝土内部多个缺陷的检测。 相似文献
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针对常规GPR偏移速度确定方法随机性强、误差大等缺点,提出一种基于互相关分析及最小二乘拟合回波双曲线的速度估计方法.首先根据FDTD(时域有限差分)原理对地埋管线进行雷达正演模拟,获取目标体反射回波双曲线图像,并采用手动及互相关分析两种双曲线坐标拾取方式,沿双曲线走势拾取坐标点,然后根据最小二乘原则拟合双曲线方程,进而得到偏移速度,最后实现对正演剖面的Kirchhoff偏移处理及目标体半径反演.结果表明:利用互相关分析得到的时间坐标更为准确,拟合双曲线得出的偏移速度准确性更高,偏移效果更好,且可将反演半径的相对误差控制在5%以下.将该方法应用于雷达实际探测剖面处理,实现了双曲线收敛,有效估计了目标体的半径,验证了该方法对实测数据的有效性. 相似文献
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中低纬电离层E区不规则体准周期雷达回波现象,在地球不同经度区被观测到并开展了有关研究.本文利用三亚(109.6°E,18.4°N)VHF相干散射雷达2011年2月6日的观测,第一次给出了中国低纬电离层E区准周期回波的发生和变化特征.观测结果表明:准周期回波发生在地方时夜间2100—2200LT的110km高度上,与连续性回波可同时发生;准周期回波斜纹在雷达探测的高度-时间-强度(HTI)图上可延伸5～20km,持续时间为5～15min,回波斜纹高度随时间以20～30m/s下降,斜纹在HTI图上彼此间隔10km和10min左右.此外,雷达回波多普勒谱和雷达干涉分析显示不同高度准周期回波的多普勒速度随高度-时间表现出不同的变化趋势,与回波条纹斜率无明显联系,不同高度准周期回波对应的不规则体在东西方向也表现出截然不同的运动特征.分析结果表明,三亚电离层E区准周期回波的发生可能并不是由散块Es随着中性风周期性的经过雷达探测区域所致,而可能和Es中的扰动结构相关. 相似文献
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为探明路基中隐藏病害的类型和空间位置,应用探地雷达方法对公路路基质量进行了无损检测.在地层介质强衰减和噪声干扰作用下,探地雷达信号存在信噪比低、深部复杂目标体难以识别的问题.针对探地雷达路基实测信号非线性和非平稳的特点,采用信号均衡和希尔伯特-黄变换相结合的方法,首先对数据进行均衡处理以突出深层弱信号,在此基础上对单道信号进行经验模态分解以获得固有模态函数,通过希尔伯特变换对固有模态函数的瞬态属性特征进行分析,进而将希尔伯特-黄变换应用于整个探地雷达的数据剖面,最后通过综合对比瞬时振幅剖面和瞬时相位剖面对探测结果进行了分析和解释.结果 表明,信号均衡可以有效缓解深部信号衰减问题,基于希尔伯特.黄变换可以从多属性参数角度对探地雷达信号进行处理与解释,可以较好的识别异常体的位置和属性信息,提高了探地雷达解释结果的可靠性. 相似文献
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冰盖厚度是研究南极冰盖质量、建立冰盖动力学模型的基本参数,对于冰川均衡调整、冰盖物质平衡及全球气候变化研究具有重要意义.基于地震学的远震接收函数和H-Kappa格网搜索方法可以用于地震台站下方冰盖厚度的可靠探测,不仅能与冰雷达获得的冰盖厚度进行独立对比,还可以与冰雷达方法相互补充,进一步填补南极大陆冰盖厚度探测空白区.本文利用布设于南极大陆冰盖上方的流动地震台阵记录到的远震波形数据,基于接收函数方法对台阵下方的冰盖厚度进行了研究.结果显示:基于远震接收函数方法的冰盖厚度与Bedmap2冰厚格网模型相比,二者差别大多在200 m以内;少数台站差值达到600 m左右,这一差别可能与Bedmap2测线分布空区、冰雷达测深不确定性以及冰盖内部复杂波速结构等因素有关.本文研究结果表明:利用南极大陆冰盖上方的流动地震台阵,基于远震接收函数方法可以获得比较可靠的南极冰盖厚度,为独立验证冰雷达的探测结果并弥补冰雷达探测空白区提供了有效方法.同时,部分台站接收函数波形的复杂性可能暗示了南极大陆数千米厚的冰盖内部结构不是均一的,仍然存在比较复杂的内部结构变化.因此,有必要进一步利用包括接收函数波形拟合、地震面波反演等方法对南极大陆冰盖厚度及其内部精细结构进行更为深入的研究. 相似文献
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噪声衰减是探地雷达信号处理中的关键问题之一。当探测目标埋藏深度比较浅时,其反射信号与直耦信号和地面回波信号相互重叠,直接影响目标反射波到达时刻的检测及目标的正确定位。针对这个问题,本文提出了一种基于Curvelet变换的噪声衰减方法。通过对理论数值模拟数据和实测数据的处理,以及与平均消去法和二维连续小波该方法处理结果的对比,验证了该方法的可行性和有效性。处理结果显示,该方法不仅可以去除背景噪声、同时可以衰减倾斜相关的相干干扰和数据中的随机噪声。与二维连续小波变换方法相比有更高的计算效率。 相似文献
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本文通过对支持向量机原理以及路基病害特征的讨论和分析,提出了基于支持向量机的探地雷达回波信号识别算法;利用所提出的算法对探地雷达实测数据进行处理,试验结果表明该算法的识别效果优于神经网络算法,并且该算法克服了神经网络的过学习和局部极小值的缺点,是一种适合路基病害识别的高效算法. 相似文献
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噪声衰减是探地雷达信号处理中的关键问题之一。当探测目标埋藏深度比较浅时,其反射信号与直耦信号和地面回波信号相互重叠,直接影响目标反射波到达时刻的检测及目标的正确定位。针对这个问题,本文提出了一种基于Curvelet变换的噪声衰减方法。通过对理论数值模拟数据和实测数据的处理,以及与平均消去法和二维连续小波该方法处理结果的对比,验证了该方法的可行性和有效性。处理结果显示,该方法不仅可以去除背景噪声、同时可以衰减倾斜相关的相干干扰和数据中的随机噪声。与二维连续小波变换方法相比有更高的计算效率。 相似文献
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在目前的探地雷达管线探测中,埋藏管线产生的双曲线特征是专业人员用来推断和解释目标的主要依据,但双曲线特征尚不能精准界定管线目标的属性材料.为了进一步对管线反射双曲线区域特征的解释分析,本文首先对经过预处理的GPR数据,运用图像处理手段对感兴趣的管线回波双曲线异常区域进行自动圈定,定位管线位置.然后综合分析管线信号时频谱特征和瞬时相位特征这些具有区分力的多参数特征,判定管线属性材料,完成对管线的提取与识别.最后,将该方法运用于模拟数据与实测数据之中,实现了管线的自动提取与参数特征分类识别,为GPR数据解释提供了指导意义. 相似文献