地下淺層目標(biāo)探測成像算法的研究.pdf

1、探地雷達（Ground Penetrating Radar，GPR）技術(shù)是利用高頻電磁波來獲取地下目標(biāo)信息的雷達系統(tǒng)，其工作原理是利用電磁波在傳播媒質(zhì)不連續(xù)處所產(chǎn)生的反射和散射等變化，通過接收到的電磁波波形、幅度以及時間延時等信息，提取出目標(biāo)的位置、形態(tài)、性質(zhì)等信息，實現(xiàn)淺層地下目標(biāo)的成像、定位等目的。GPR技術(shù)作為地下淺層目標(biāo)無損探測的技術(shù)之一，由于其探測速度快、空間分辨率高等特點，使其廣泛用于軍用領(lǐng)域以及民用領(lǐng)域上。而成像算法的研究

2、是探地雷達技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一，在眾多的成像算法中，時域的合成孔徑（Synthetic Aperture Radar，SAR）成像算法由于算法簡單且易于實現(xiàn)，廣泛被用于實際探測中。但時域SAR成像算法由于存在計算復(fù)雜，計算效率低，且受環(huán)境噪聲影響大等不足之處，這使得研究新的有效成像算法具有非常重要的價值與意義。
　　本文首先對地下淺層目標(biāo)探測所涉及到典型的成像理論進行了分析與介紹，其中包括探地雷達的工作原理，電磁波在地下傳播

3、方式，探地雷達系統(tǒng)實現(xiàn)與成像技術(shù)等，為后面研究適合于地下淺層目標(biāo)探測的成像算法提供了理論依據(jù)。
　　其次，通過對常用探地雷達回波模型進行分析，建立了本文所用的回波模型。并且研究了基于時域的SAR成像算法——后向投影（Back Projection，BP）算法。通過理論研究與數(shù)值仿真，對傳統(tǒng)的BP算法進行了討論與分析，并對不同因素對成像結(jié)果的影響進行了討論。
　　然后，由于傳統(tǒng)的BP算法存在受噪聲影響大等不足之處，因此，在本文

4、我們提出了一種新的成像算法——虛擬回波投影（Virtual Echo Projection，VEP）算法，該算法不僅能夠適用于地下淺層目標(biāo)的探測成像，而且能夠有效的抑制環(huán)境中的不相關(guān)噪聲，同時不受限于線性孔徑雷達的成像。通過數(shù)值模擬仿真和實驗，驗證了VEP方法的有效性。它不僅在非線性孔徑條件下能良好的工作，而且與傳統(tǒng)BP算法相比，還能有效的抑制白噪聲與有色噪聲信號。
　　最后，對本文所做工作進行了總結(jié)，并分析了工作中存在的優(yōu)勢和不