一種雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)領(lǐng)域，具體的說(shuō)涉及一種雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二十世紀(jì)八十年代，探地雷達(dá)被引入到鐵路路基檢測(cè)中，迅速在世界各國(guó)開(kāi)展了相關(guān)的試驗(yàn)和研宄，并取得了一定進(jìn)展。雖然隨著探地雷達(dá)硬件不斷更新發(fā)展，其采樣速度、適時(shí)顯示技術(shù)、探測(cè)深度和精度方面都有不同程度地提高。然而幾乎所有的探地雷達(dá)配套系統(tǒng)軟件只能提供數(shù)據(jù)采集及簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理功能，這一方面既限制了探地雷達(dá)的使用范圍(只能局限于專(zhuān)業(yè)人員)，另一方面其最終成果的表現(xiàn)也無(wú)法讓現(xiàn)場(chǎng)的施工人員輕易理解。
[0003]按照工作方式的不同，探地雷達(dá)分為地面探地雷達(dá)和鉆孔雷達(dá)。鉆孔雷達(dá)通過(guò)孔中天線在探孔中深入地下進(jìn)行探測(cè)，更接近地下目標(biāo)體，具有更大的探測(cè)范圍。由于地下介質(zhì)相當(dāng)于一個(gè)復(fù)雜的濾波器，它對(duì)電磁波不同程度地吸收和反射，以及其本身的不均勻性等，使得雷達(dá)脈沖回到接收天線時(shí)，波幅減小，波形也變得與原始發(fā)射波形有較大的變化。另外，不同程度的各種干擾和隨機(jī)噪聲，也歪曲了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，提高了雷達(dá)探測(cè)結(jié)果的精度，同時(shí)為最終的解釋提供清晰可辨的雷達(dá)探測(cè)圖像。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，該方法包括如下步驟:
[0006]步驟一:原始數(shù)據(jù)采集，對(duì)雷達(dá)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；
[0007]步驟二:數(shù)據(jù)編輯，根據(jù)探測(cè)速度、地質(zhì)狀況和周?chē)h(huán)境對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯；
[0008]步驟三:數(shù)字處理，對(duì)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)偏移成分、衰弱信號(hào)進(jìn)行處理，并對(duì)數(shù)據(jù)的去甚低頻失真濾波和時(shí)、空域的中值濾波進(jìn)行處理；
[0009]步驟四:圖像處理，改善圖像質(zhì)量，對(duì)圖像信息進(jìn)行增強(qiáng)處理；
[0010]步驟五:數(shù)據(jù)顯示和解釋?zhuān)瑢?duì)圖像顯示的數(shù)據(jù)結(jié)合地質(zhì)、環(huán)境進(jìn)行解釋。
[0011]所述的數(shù)據(jù)編輯包括各測(cè)線數(shù)據(jù)一致化、數(shù)據(jù)合并、插入或刪除道、創(chuàng)建等間距道和數(shù)據(jù)復(fù)位。
[0012]所述步驟三中數(shù)字處理包括零點(diǎn)校正，零點(diǎn)校正用于將雷達(dá)剖面中所有道數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)位置移動(dòng)到時(shí)間零點(diǎn)。
[0013]所述步驟三中數(shù)字處理包括對(duì)雷達(dá)波衰減信號(hào)的增益。增益的方式可以為時(shí)間增益SEC、能量衰減增益、線性增益和指數(shù)增益。
[0014]優(yōu)選的，所述的數(shù)字處理還包括對(duì)帶通濾波、均值濾波、抽取平均道進(jìn)行處理。
[0015]所述的數(shù)字處理還包括用于消除大地濾波反褶積。優(yōu)選的，反褶積可以為最小平方反褶積、預(yù)測(cè)反褶積、最小熵反褶積。
[0016]所述數(shù)字處理還包括用于彌補(bǔ)大地吸收系數(shù)差異以及衰減造成損失的頻譜補(bǔ)償。
[0017]優(yōu)選的，所述數(shù)字處理中對(duì)偏移成分處理的方式包括以射線理論為基礎(chǔ)的偏移校正和克希霍夫波動(dòng)方程偏移法。
[0018]有益效果:本發(fā)明提供了合適的處理方法和流程能壓制各種干擾噪聲，增強(qiáng)有效信號(hào)，提高資料信噪比，并獲得高分辨率的雷達(dá)圖像剖面，提高探測(cè)結(jié)果的解釋精度。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面通過(guò)描述，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0020]一種雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，該方法包括如下步驟:
[0021]步驟一:原始數(shù)據(jù)采集，對(duì)雷達(dá)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；
[0022]步驟二:數(shù)據(jù)編輯，根據(jù)探測(cè)速度、地質(zhì)狀況和周?chē)h(huán)境對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯；
[0023]步驟三:數(shù)字處理，對(duì)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)偏移成分、衰弱信號(hào)進(jìn)行處理，并對(duì)數(shù)據(jù)的去甚低頻失真濾波和時(shí)、空域的中值濾波進(jìn)行處理；
[0024]步驟四:圖像處理，改善圖像質(zhì)量，對(duì)圖像信息進(jìn)行增強(qiáng)處理；
[0025]步驟五:數(shù)據(jù)顯示和解釋?zhuān)瑢?duì)圖像顯示的數(shù)據(jù)結(jié)合地質(zhì)、環(huán)境進(jìn)行解釋。
[0026]所述的數(shù)據(jù)編輯包括各測(cè)線數(shù)據(jù)一致化、數(shù)據(jù)合并、插入或刪除道、創(chuàng)建等間距道和數(shù)據(jù)復(fù)位。所述步驟三中數(shù)字處理包括零點(diǎn)校正，零點(diǎn)校正用于將雷達(dá)剖面中所有道數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)位置移動(dòng)到時(shí)間零點(diǎn)。所述步驟三中數(shù)字處理包括對(duì)雷達(dá)波衰減信號(hào)的增益。增益的方式可以為時(shí)間增益SEC、能量衰減增益、線性增益和指數(shù)增益。優(yōu)選的，所述的數(shù)字處理還包括對(duì)帶通濾波、均值濾波、抽取平均道進(jìn)行處理。所述的數(shù)字處理還包括用于消除大地濾波反褶積，壓縮雷達(dá)波延遲時(shí)間形成窄脈沖形式，提高雷達(dá)圖像剖而的分辨率。優(yōu)選的，反褶積可以為最小平方反褶積、預(yù)測(cè)反褶積、最小熵反褶積。所述數(shù)字處理還包括用于彌補(bǔ)大地吸收系數(shù)差異以及衰減造成損失的頻譜補(bǔ)償。可通過(guò)人為方式進(jìn)行補(bǔ)償，拓寬信號(hào)的頻譜范圍，提高雷達(dá)剖面的分辨率。優(yōu)選的，所述數(shù)字處理中對(duì)偏移成分處理的方式包括以射線理論為基礎(chǔ)的偏移校正和克?；舴虿▌?dòng)方程偏移法。偏移的作用是將采集獲得的每個(gè)反射信號(hào)移到本來(lái)位置，獲得探測(cè)區(qū)域的實(shí)際圖像。
[0027]具體處理方式:數(shù)據(jù)處理的第一階是數(shù)據(jù)編輯。鑒于原始數(shù)據(jù)中難免會(huì)有誤操作、遺漏或多余數(shù)據(jù)等情況，編輯處理就是針對(duì)這些問(wèn)題，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織和修改(合并文件，數(shù)據(jù)文件或背景資料的更改，數(shù)據(jù)道的極性轉(zhuǎn)換，改變道的位置參數(shù)，刪除數(shù)據(jù)中某些壞道或插入一些空道等等)，在完成上述編輯后，通常要進(jìn)行數(shù)據(jù)的復(fù)位(初至點(diǎn)對(duì)齊)和地形改正。如果測(cè)線剖面上信號(hào)幅度值變化較大，還應(yīng)進(jìn)行信號(hào)幅值的歸一處理。野外探測(cè)時(shí)，為了方便采集數(shù)據(jù)，不同測(cè)線的探測(cè)方向正好相反，導(dǎo)致同一目標(biāo)體在不同測(cè)線形成的雷達(dá)剖面中位置的不一致，為便于雷達(dá)剖面圖的對(duì)比分析，需要將各測(cè)線的數(shù)據(jù)一致化。在等間距數(shù)據(jù)采集時(shí)，由于天線移動(dòng)速度的不均勻，采集得到的各道數(shù)據(jù)與實(shí)際位置存在差異，尤其是測(cè)線很長(zhǎng)時(shí)，這種現(xiàn)象不可避免。處理的方法是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集時(shí)距離的標(biāo)注記號(hào)，對(duì)整個(gè)剖而的道數(shù)據(jù)進(jìn)行等間距分布處理。帶通濾波組合了低通濾波和高通濾波，讓位于低頻截止頻率與高頻截止頻率這一頻帶寬度范圍內(nèi)的信號(hào)達(dá)信號(hào)通過(guò)。均值濾波在選定時(shí)窗內(nèi)，將各樣點(diǎn)振幅值用該時(shí)窗內(nèi)各樣點(diǎn)振幅均值代替，進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑。該濾波方法能較好去除數(shù)據(jù)中極強(qiáng)的高頻噪聲，效果類(lèi)似于低通濾波，數(shù)據(jù)處理比低通濾波決。抽取平均道對(duì)選取的各道進(jìn)行抽取平均，然后用該均值代替所選時(shí)間范圍的和所選道的雷達(dá)數(shù)據(jù)，該濾波的作用是抑制水平一致的能量，尤其適合于去除最初到達(dá)的直達(dá)波形成的水平信號(hào)。
[0028]雷達(dá)記錄信號(hào)形成的雷達(dá)剖面圖像，會(huì)依據(jù)反射信號(hào)的接收時(shí)間計(jì)算探測(cè)距離，因此反射信號(hào)的接收時(shí)間是否精確決定探測(cè)距離的準(zhǔn)確性。為確定反射時(shí)間，首先要確定反射信號(hào)接收時(shí)間的起始點(diǎn)。零點(diǎn)校正的作用就是將雷達(dá)剖面中所有道數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)位置移到時(shí)間零點(diǎn)，確保目標(biāo)體距離的準(zhǔn)確識(shí)別。時(shí)間零點(diǎn)確定的一般準(zhǔn)則是，記錄信號(hào)中第一個(gè)直達(dá)波振幅較大的波峰或波谷。
[0029]時(shí)間增益方式為SEC (球面波指數(shù)補(bǔ)償)。它是根據(jù)電磁波在地下傳播的衰減特性來(lái)進(jìn)行信號(hào)幅值補(bǔ)償，在使用時(shí)，用戶需根據(jù)地下介質(zhì)情況，選擇適當(dāng)?shù)乃p系數(shù)和增益最大值，其中衰減系數(shù)可實(shí)測(cè)或查表獲得，增益最大值則視信噪比和需要而定，一般在50?2000內(nèi)取值。
[0030]圖形處理的方法視具體情況而定，通常有手控增益放大、幅值分析和同相軸拾取等。拾取同相軸與同步衰減顯示相配合，能簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)剖面，突出某些重要特征。當(dāng)然，這里所說(shuō)的重要特征依賴(lài)于數(shù)據(jù)的處理過(guò)程和對(duì)地質(zhì)情況的了解，以及處理目標(biāo)體的物性差異。
[0031]一般情況下，數(shù)據(jù)處理的最終結(jié)果采用彩色填圖、灰度填圖或線條圖形等顯示輸出方式。其中，彩色填圖可根據(jù)需要選擇不同的色標(biāo)來(lái)突出目標(biāo)物的響應(yīng)，有較好的顯示圖像效果。灰度填圖和線條圖形為黑白圖像，在數(shù)據(jù)圖像的硬拷貝中也常用。數(shù)據(jù)圖像的地質(zhì)解釋包括高頻技術(shù)、地理和地質(zhì)、工程及人文等多方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。圖像解釋評(píng)價(jià)時(shí)，除應(yīng)掌握各種模型的正反演特征外，還應(yīng)結(jié)合具體的地質(zhì)、環(huán)境情況進(jìn)行異常解釋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟一:原始數(shù)據(jù)采集，對(duì)雷達(dá)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集； 步驟二:數(shù)據(jù)編輯，根據(jù)探測(cè)速度、地質(zhì)狀況和周?chē)h(huán)境對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯； 步驟三:數(shù)字處理，對(duì)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)偏移成分、衰弱信號(hào)進(jìn)行處理，并對(duì)數(shù)據(jù)的去甚低頻失真濾波和時(shí)、空域的中值濾波進(jìn)行處理； 步驟四:圖像處理，改善圖像質(zhì)量，對(duì)圖像信息進(jìn)行增強(qiáng)處理； 步驟五:數(shù)據(jù)顯示和解釋?zhuān)瑢?duì)圖像顯示的數(shù)據(jù)結(jié)合地質(zhì)、環(huán)境進(jìn)行解釋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)編輯包括各測(cè)線數(shù)據(jù)一致化、數(shù)據(jù)合并、插入或刪除道、創(chuàng)建等間距道和數(shù)據(jù)復(fù)位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述步驟三中數(shù)字處理包括零點(diǎn)校正，零點(diǎn)校正用于將雷達(dá)剖面中所有道數(shù)據(jù)的起始點(diǎn)位置移動(dòng)到時(shí)間零點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述步驟三中數(shù)字處理包括對(duì)雷達(dá)波衰減信號(hào)的增益。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述的增益包括時(shí)間增益SEC、能量衰減增益、線性增益和指數(shù)增益。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述的數(shù)字處理還包括對(duì)帶通濾波、均值濾波、抽取平均道進(jìn)行處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述的數(shù)字處理還包括用于消除大地濾波反褶積。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述的反褶積包括最小平方反褶積、預(yù)測(cè)反褶積、最小熵反褶積。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述數(shù)字處理還包括用于彌補(bǔ)大地吸收系數(shù)差異以及衰減造成損失的頻譜補(bǔ)償。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于:所述數(shù)字處理中對(duì)偏移成分處理的方式包括以射線理論為基礎(chǔ)的偏移校正和克?；舴虿▌?dòng)方程偏移法。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，包括原始數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)字處理、圖像處理以及數(shù)據(jù)顯示和解釋。本發(fā)明提供了合適的處理方法和流程能壓制各種干擾噪聲，增強(qiáng)有效信號(hào)，提高資料信噪比，并獲得高分辨率的雷達(dá)圖像剖面，提高探測(cè)結(jié)果的解釋精度。
【IPC分類(lèi)】G01V3-38
【公開(kāi)號(hào)】CN104698503
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510155943
【發(fā)明人】宋琪, 陳之典, 羅詩(shī)旭, 王宇航, 徐盼盼, 檀劍飛, 汪言康, 朱倩
【申請(qǐng)人】蕪湖航飛科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年4月2日