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1、探地雷达成像算法研究摘要探地雷达(GroundPenetratingRadar,简称GPR)集无损检测、穿透能力强、分辨率高等众多优点而成为检测和识别地下目标的一种有效技术手段。性能优良的探地雷达成像方法有助于精确定位地下目标，同时提高对目标的检测和识别能力，从而推动探地雷达在城市质量监控、地质灾害、考古挖掘、高速公路无损检测、地雷探测等各个方面得到更广泛的应用。本文以中国电波传播研究所的探地雷达LD-2000为实验设备，从中读取探测数据。以MATLAB为软件平台，实现了探地雷达数据的显示、处理、成像几个部分。其中数据显示方式包括数据的波形堆积图，剖面面色阶图以及带数据波形图
2、；数据处理部分包括直达波的去除、背景噪声的去除、振幅增益等；雷达成像算法部分主要采用波前成像算法和投影层析成像算法。ImagingAlgorithmofGroundPenetratingRadarABSTRACTGPR(GroundPenetratingRadar,referredGPR)setofnon-destructivetesting,penetrationability,manyadvantagesofhighresolutiondetectionandidentificationofundergroundandbecomethetargetofaneffectiv
3、etechnicalmeans.ExcellentperformanceGPRimagingapproachhelpspinpointundergroundtargets,whileincreasingthetargetdetectionandidentificationcapabilities,therebypromotingthequalityofgroundpenetratingradarsurveillanceinthecity,geologicaldisasters,archaeologicalexcavation,highwaynondestructivetest
4、ing,minedetection,etc.aspectstobemorewidelyused.Inthispaper,ChinaInstituteofRadiowavePropagationGPRLD-2000fortheexperimentalapparatus,readsprobedata.MATLABasthesoftwareplatformtoachieveaground-penetratingradardatadisplay,processing,imagingseveralparts.Whereinthedataincludesadatawaveformdisp
5、laystacked,withacross-sectionalsideviewandagradationdatawaveform;dataprocessingsectionincludestheremovalofthedirectwave,thebackgroundnoiseremoval,theamplitudegain,etc.;radarimagingalgorithmsomeofthemajorimagingalgorithmandthewavefrontprojectiontomographyalgorithms.1绪论1．1选题的背景及意义雷达是利用电磁波探测目标
6、的电子设备。发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。而探地雷达则是利用电磁波在地下媒质中的传播与反射特性进行地下不可见目标体或界面的探查与定位分辨。探地雷达实质是向地下发射电磁波，通过电磁波的回波来分析地下的情况[2]。由于地下的物质与空气相比反射情况会复杂的多，因此，与雷达相比，探地雷达的回波很大程度上会受到各种噪声的干扰。探地雷达在工作的过程中不断的接收回波的数据信息，数据量十分庞大，同时，接收的回波信息中，不可避免的会收到外界或者仪器本身产生的干扰[2]。所以在一般情况下，未经过处理的信号几乎无法
7、判别，因此探地雷达处理准确的可视化成像图形分析越来越受到使用者的重视。再者，由于探地雷达现在的应用已经开拓了很大的应用领域，尤其是在工程地质领域的应用。探地雷达开拓应用领域的优点在于:(1)探地雷达是一种非破坏性的探测技术，可以安全地用于城市和正在建设中的工程现场。工作场地条件宽松，适应性强(对于轻便类的仪器)；(2)抗电磁干扰能力强，可在城市各种噪声环境下工作，环境干扰影响小；(3)具有工程上较满意的探测深度和分辨率。现场直接提供实时剖面记录图，图像清晰直观；(4)便携微机控制数字采集、记录、存储和处
