探地雷達(dá)金屬探測(cè)的性能和實(shí)際應(yīng)用研究
探地雷達(dá)(Ground-Penetrating Radar,GPR)是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種基于地下目標(biāo)的有效探測(cè)手段。近年來(lái)隨著超寬帶技術(shù)的發(fā)展，超寬帶探地雷達(dá)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。在國(guó) 防、公安、城市建設(shè)、公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、水利、運(yùn)輸、礦山、隧道、考古等許多領(lǐng)域都表現(xiàn)出強(qiáng)勁的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。超寬帶探地雷達(dá)的研究對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展有十分重要的意義。 本文通過(guò)對(duì)雷達(dá)探距方程的分析，得出了探地雷達(dá)探測(cè)深度的影響因素；在品質(zhì)因子為常數(shù)的假設(shè)條件下，分析了極限情況下(百分帶寬等于2)超寬帶信號(hào)的能量 損耗情況；并以此為基準(zhǔn)，比較了具有不同百分帶寬探地信號(hào)的探測(cè)深度；找出了相對(duì)探測(cè)深度、距離分辨率與百分帶寬的關(guān)系；從數(shù)學(xué)的角度推導(dǎo)了距離分辨率、 方位分辨率的影響因素。 針對(duì)探地雷達(dá)數(shù)據(jù)與地震數(shù)據(jù)記錄的相似性，借鑒地震數(shù)據(jù)處理中的一些方法，同時(shí)結(jié)合超寬帶探地雷達(dá)自身的特點(diǎn)，研究了一種新的高分辨率時(shí)頻分析方法：S變 換，并與常規(guī)方法進(jìn)行了比較：研究了F-K偏移成像方法在超寬帶探地雷達(dá)中的應(yīng)用，比較了不同的插值方法。 本文完成的主要工作可歸納為如下幾個(gè)方面： 1．在一定條件下，推導(dǎo)了相對(duì)探測(cè)深度、分辨率與百分帶寬的關(guān)系；找出并相對(duì)量化了超寬帶探地雷達(dá)相對(duì)于窄帶連續(xù)波雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)。 2．針對(duì)目前常用時(shí)頻分析方法存在的問(wèn)題：重點(diǎn)研究了一種新的時(shí)頻分析方法：S變換，進(jìn)行了有效性驗(yàn)證，與短時(shí)傅立葉變換進(jìn)行了比較，并用于模擬的超寬帶 探地雷達(dá)信號(hào)的時(shí)頻分析，結(jié)果表明S變換在高頻段具有高的頻率分辨率，在低頻段具有高的時(shí)間分辨率的特點(diǎn)。 3．實(shí)現(xiàn)了基于不同插值方法的F-K偏移處理；引入了圖像熵的概念，從圖像熵和運(yùn)算時(shí)間兩個(gè)方面對(duì)不同插值方法進(jìn)行了比較，得出基于8點(diǎn)SINC插值的 F-K偏移在效率、效果方面具有優(yōu)勢(shì)。 4．利用基于SINC插值的F-K偏移方法對(duì)UWB-GPR正演數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，結(jié)果表明反射波得到了正確歸位，繞射波自動(dòng)收斂，提高了剖面的橫向分辨 率，確切地反映了異常體的位置、結(jié)構(gòu)信息。
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