[發明專利]一種表層穿透雷達回波信號的去噪方法和相關裝置

有效

• 申請號: 201811124687.4
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN109085547B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 劉耿燁;譚倩穎;雷文太;楊治霖;谷慶元;李躍星
• 申請（專利權）人: 湖南時變通訊科技有限公司
• 主分類號: G01S7/292
• 分類號: G01S7/292;G01S7/41
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;唐京橋

本申請實施例公開了一種表層穿透雷達回波信號的去噪方法和相關裝置，包括：通過主成分分析法對表層穿透雷達的多道原始回波信號x(m,n)進行降維處理，得到多道回波信號y”(m,k)，其中，m為采樣點數，n為原始回波信號的道數，k為降維回波信號的道數；獲取多道回波信號y”(m,k)構成的矩陣對應的特征向量矩陣；對多道回波信號y”(m,k)進行去噪處理，得到去噪后的信號z(m,k)；將去噪后的信號z(m,k)與所述特征向量矩陣相乘得到重構信號x′(m,n)，并將重構信號作為多道原始回波信號x(m,n)去噪后的信號。用于提高表層穿透雷達回波信號的去噪計算效率。

技術領域

本申請涉及信號處理技術領域，尤其涉及一種表層穿透雷達回波信號的去噪方法和相關裝置。

背景技術

表層穿透雷達(Surface Penetrating Rada，SPR)作為一種較新的無損檢測設備，表層穿透雷達通過天線向隱蔽區域發射高頻電磁脈沖波，高頻電磁脈沖波在隱蔽區域介質中傳播，當遇到存在電性差異的異常目標體，如空洞、分界面時，高頻電磁脈沖波便會發生反射，返回到接收天線。在對接收到的雷達波信號處理和分析的基礎上,根據信號的波形、振幅和雙程走時等參數便可推斷遮蔽區域中目標體空間位置、結構、電性及幾何形態，從而達到對隱蔽目標體的探測目的。SPR具有操作簡單、工作方式靈活、探測精度高、探測效率高等特點。隨著人類對客觀世界認知需求的不斷提高和雷達技術的不斷發展，表層穿透雷達已廣泛應用于考古、礦產資源勘探、地質災害勘察、巖土工程調查、工程質量檢測、軍事探測、遮蔽區域中的手勢識別等眾多領域。

在表層穿透雷達探測中，為了得到更多的反射波特征，通常利用寬頻帶進行記錄，因此在記錄各種有效波的同時，不可避免地記錄下了各種干擾噪聲，使得記錄的雷達回波剖面不能準確清晰地反映目標體。此外，由于遮蔽區域的介質相當于一個復雜的濾波器，使得電磁脈沖波達到接收天線時，波幅被衰減，波形與原始發射波形也有差異。SPR回波信號由直達波、界面反射波、目標散射波、隨機噪聲等成分構成，在頻率域和時間域互有重疊，難以區分。通常，沒有經過處理的雷達回波剖面無法進行任何推斷解釋。

因而，必須對接收的表層穿透雷達回波信號進行去噪處理，以改善數據質量，為進一步的綜合推斷解釋提供清晰的雷達回波剖面圖。但現有的去噪方法計算量大，從而造成計算效率低的技術問題。

發明內容

本申請實施例提供了一種表層穿透雷達回波信號的去噪方法和相關裝置，用于提高表層穿透雷達回波信號的去噪計算效率。

有鑒于此，本申請第一方面提供了一種表層穿透雷達回波信號的去噪方法，包括：

通過主成分分析法對表層穿透雷達的多道原始回波信號x(m,n)進行降維處理，得到多道回波信號y″(m,k)，其中，m為采樣點數，n為原始回波信號的道數，k為降維回波信號的道數；

獲取多道回波信號y″(m,k)構成的矩陣對應的特征向量矩陣；

對多道回波信號y″(m,k)進行去噪處理，得到去噪后的信號z(m,k)；

將去噪后的信號z(m,k)與所述特征向量矩陣相乘得到重構信號x′(m,n)，并將重構信號作為多道原始回波信號x(m,n)去噪后的信號。

優選地，

通過主成分分析法對表層穿透雷達的多道原始回波信號x(m,n)進行降維處理，得到多道回波信號y″(m,k)具體包括：

先對表層穿透雷達的多道原始回波信號x(m,n)進行標準化處理，其中m為采樣點數，n為原始回波信號的道數，k為降維回波信號的道數；

然后提取主成分累積貢獻率大于預設貢獻率的多道回波信號y″(m,k)。

優選地，