[發明專利]一種淺層對地雷達信號去除地面波的方法

在審

• 申請號: 202011248058.X
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112162279A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 黃敏;余世杰;楊輝;桂仲成
• 申請（專利權）人: 上海圭目機器人有限公司
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S7/02;G01S7/36
• 代理公司: 成都佳劃信知識產權代理有限公司 51266
• 代理人: 幸偉山

本發明公開了一種淺層對地雷達信號去除地面波的方法，包括：對連續的雷達波形按等時窗進行采樣，任一等時窗內的任一雷達信號Ascan含有m個采集點；所述單通道雷達在運行時產生n個雷達信號Ascan，并標記為通道雷達波bscan；對通道雷達波bscan的任一雷達信號Ascan采用墨西哥帽小波進行連續小波變換，并尋找通道雷達波bscan中的任一雷達信號Ascan與墨西哥帽波形最接近的位置k；將任一雷達信號Ascan的位置k順序排列得到位置集合序列K；對位置集合序列K進行平滑處理，并移除地面波。通過上述方案，本發明具有邏輯簡單、去除可靠、計算工作量少等優點。

技術領域

本發明涉及對地雷達信號處理技術領域，尤其是一種淺層對地雷達信號去除地面波的方法。

背景技術

理想情況下，淺層探地雷達設備工作時候是緊貼地面，采集到的雷達波數據從地面開始。然而在實際情況下，為了防止在雷達設備的磨損，雷達設備會涉及離地面一定距離(如圖1所示)，而在工作狀態中，由于雷達各通道接收裝置安裝有可能不在一個水平面上、工作時地面不平、搭載設備自身的顛簸等原因，在一個切片圖中，各ascan上表現出離地面不同距離，如圖2所示，圖2為雷達數據的局部切片，從圖中可以看出：每個雷達ascan數據都有一截幾乎完全沒有波動。根據經驗，認為該段數據為發射裝置到地表的距離，上圖中可以明顯看出各雷達Ascan到地面波的位置存在波動。這種狀況下，對雷達成像、以及測量目標離地面的距離都有影響。

目前，現在技術中除去地面直達波的方式主要包括以下兩種：

第一，將直達波的信號直接移除，更深層的信號數據直接往上移動，相當于改變了一個Ascan的有效數據量；如圖3所示，其缺點在于，其適用于探地雷達靜止的狀態，在連續運動狀態下，其距離隨時發生改變，那么，采用直接移除方法是明顯不適用探地雷達的直達波的長度是波動的。

第二，直達波與地面產生的信號波動直接去掉，每個Ascan的數據量不變，改變了地面位置的值；如圖4所示，如楊秋芬等人的《探地雷達信號直達波的去除》；再如專利公開號為“CN107479042A”、專利名稱為“一種表層巖溶帶空間蓄水能力的估算方法”的中國發明專利，其通過分析得到的第一個波峰處的直達波時間，把直達的開始位置移至零點處；

第三，在專利申請號為“202010997862.1”、名稱為“一種淺層對地雷達信號去除地面波的方法”的中國發明專利，其采用極值法，在一定范圍內[0,L]尋找ascan波形的極值點位置，記為P，并且在一定范圍內修正該位置，在[p-a,p+a]搜素新的位置，假設其新位置q大于為p的振幅，則記錄新的位置為最終的尋找到的地面波位置，該方法在一般情況有效，因為其最開始的搜索范圍L，以及后面的修正范圍a，都是根據設備工作的狀態的預先設置的經驗值，當設備工作在非常規的工作環境，如特別顛簸的路面是，上述范圍可能沒有包含最優解，容易陷入局部最優解中，如圖5所示。在該技術中，P點為最開始搜索的極值點，q為修正的振幅絕對值最大的點，但是正解為R點，上圖展示的是尋找波峰的情況，尋找波谷的情況雷同。但是，隨著一部分惡劣的工作環境的雷達數據，使用當前的極值法不能很好的去除地面直達波。

因此，急需要提出一種邏輯簡單、計算工作量少的淺層對地雷達信號去除地面波的方法。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種淺層對地雷達信號去除地面波的方法，本發明采用的技術方案如下：

一種淺層對地雷達信號去除地面波的方法，所述地雷達信號由n個單通道雷達波形組成，并記為Ascan；所述n為大于0的自然數；所述淺層對地雷達信號去除地面波的方法，包括以下步驟：

對連續的雷達波形按等時窗進行采樣，任一等時窗內的任一雷達信號Ascan含有m個采集點；所述m為大于0的自然數；

所述單通道雷達在運行時產生n個雷達信號Ascan，并標記為通道雷達波bscan；