[發明專利]基于三維探地雷達的預測卷積處理方法

在審

• 申請號: 202110152429.2
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112965119A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 余世杰;黃敏;楊睿;彭輝;楊輝;桂仲成
• 申請（專利權）人: 安徽圭目機器人有限公司
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12;G01V3/38;G06F17/14
• 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

本發明公開了基于三維探地雷達的預測卷積處理方法，包括：采集三維探地雷達的時域雷達信號，并采用傅里葉轉換將時域雷達信號轉換得到雷達記錄頻譜；預設頻譜步長為α，根據時窗并求得預測因子C(ω)；根據預測因子C(ω)與雷達記錄頻譜X(ω)的乘積求得的重復反射波E(ω)；在雷達記錄頻譜X(ω)的基礎上，減去重復反射波E(ω)，得到入射波頻譜F(ω)；采用傅里葉轉換將入射波頻譜F(ω)轉換成時域振幅，得到真實的入射頻譜。通過上述方案，本發明具有邏輯簡單、計算工作量少、處理可靠等優點。

技術領域

本發明涉及三維探地雷達技術領域，尤其是基于三維探地雷達的預測卷積處理方法。

背景技術

探地雷達(Ground Penetrating Radar.GPR)是利用天線發射和接收高頻電磁波來探測介質內部物質特性和分布規律的一種地球物理方法。探地雷達早期有多種叫法.如地面探測雷達(Ground—probing Radar)、地下雷達(Sub—surface Radar)、地質雷達(GeoRadar)、脈沖雷達(Impulse Radar)、表面穿透雷達(Surface Penetrating Radar)等，都是指面向地質勘探目標、利用高頻脈沖電磁探測地質目標內部結構的一種電磁波方法。由于探地雷達探測具有高精度、高效率以及無損等特點，其被廣泛運用于考古、礦產勘查、災害地質調查、巖土工程勘察、工程質量檢測、建筑結構檢測以及軍事目標探測等領域。

現有技術中的探地雷達的工作頻率范圍介于1M～1GHz之間，在地下介質中的傳播以位移電流為主。雖然探地雷達和地震方法的物理機制和測量的物理量不一樣(電磁波和彈性波)，但兩者的運動學特征一致，遵循形式相似的波動方程，只是其中參數的物理意義不同。這種運動學特征的相似性使得探地雷達方法從數據采集、數據處理(包括處理軟件)到數據解釋都可借鑒地震勘探的方法技術成果。近年來隨著電磁波理論研究的深入，一些電磁特性如極化特性等得到更深入的研究.并在雷達設備、采集技術和數據處理方法等方面得到開發和應用。

隨著勘探目標要求的提高，二維剖面測量所能給出剖面上異常目標的埋深、范圍等信息已不能滿足業界對探測目標延伸走向、空間變化等詳細信息的要求。考古目標的規模相對較小，二維剖面法很難使測線正好跨過探測對象，剖面異常的解釋也是問題。因此開展三維雷達勘探是考古地球物理應用的趨勢和方向，一些商用雷達系統從硬件設備到處理軟件都能夠支持三維雷達勘探。

目前，現有技術中的探地雷達三維勘探是一種偽三維勘探設計，即采用多條二維剖面組合形成面積性三維數據體，再通過軟件處理和顯示。對于目前只有一個發射天線和一個接收天線的雷達系統.這種偽三維設計也是一種不錯的替代。隨著電子技術發展，多通道儀器設備出現將會帶來三維雷達勘探技術的革命。然而，探地雷達在工作時，由于其原理性的作用，會收到的重復的反射波，導致對目標的分析與判別出現偏差。因此，需要盡量消除這些重復波對原始數據的影響，還原出真實的電磁波信號。目前現有技術中暫無一個針對于重復反射波信號去除的針對性算法；

因此，急需要提出一種邏輯簡單、處理可靠的基于三維探地雷達的預測卷積處理方法。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供基于三維探地雷達的預測卷積處理方法，本發明采用的技術方案如下：

基于三維探地雷達的預測卷積處理方法，包括以下步驟：

采集三維探地雷達的時域雷達信號，并采用傅里葉轉換將時域雷達信號轉換得到雷達記錄頻譜，其表達式為：

X(ω)＝B(ω)·ξ(ω)

其中，B(ω)表示入射頻譜，ξ(ω)表示反射系數頻譜；

預設頻譜步長為α，根據時窗并求得預測因子C(ω)，其表達式為：

其中，為雷達記錄頻譜X(ω)的轉置，X(ω+α)表示經頻譜步長α后的雷達記錄頻譜；所述α為大于0的自然數；