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1、年月宇航学报第二期地下目标极点提取与实验研究郑建庆董乃涵北京遥感设备研究所,文摘本文给出了一种改进的提取目标极点方法并指出在有噪声时特征值方,,最后法确定极点数目更准确证明了特征值法的逼近误差总是小于经典方法的进。。行了若干种埋地目标极点提取试验得出几点很有意义的结论,、。主肠词目标识别地下探测目标截获一、引言。,瞬态电磁场方法是探测地下目标的较好技术途径这种方法应用领域很广例如水、、,、、。文地质资源勘探文物探测探雷反隐身技术等等但如何运用瞬态回波响应识别目,目标标仍是各个应用领域都要解决的问题的极点是目标固有不变量利用极点识
2、别目标是,,〕,一种有效方法〔年等人提出用方法从瞬态脉冲响应中,,提取目标极点该方法引起很大兴趣但经进一步研究发现该方法在有噪声和有测量误差,,。时精度很差甚至不能应用因此人们寻求进一步的提取极点的方法二、平方逼近误差比较。年等人提出一种新的极点提取方法〔〕方法把求极点的问题归结为求的最小特征值似和所对应的特征向量即万元式中。⋯万,,,十,⋯。十,‘△,⋯,。为时刻的采样值且矢量满足,户一”艺本文,年月日收到。,在无噪情况下设功,则利用正交性可用如下方法判别极点数由采样值组成护阶矩阵们,。,。,求们矩阵的特征值确定是否有某个特征
3、值为如果个特征值为则取极点,,,,。数一反之如没有特征值为。则要增加旬的维数重新组成矩阵们。。,一,,只在有一个特征值为时即该特征值的特征向量即为矢量因此在求,。得的同时也就求得极点,,,。,,在有噪情况下经研究分析方法仍可应用假设噪声序列均值为方差为了此,,,时因不同时刻的噪声序列互不相关噪声序列和信号序列也认为互不相关故仍能保证特。,征向量间的正交性经分析无噪们矩阵和有噪们矩阵有如下关系式‘,功一功,了,,,只”,式中为单位矩阵熬仿照无噪情况的判别过程从大往小变化是所求特征值不为’,’,。而是护一旦求得,。的特征值则其对应的
4、特征向量为矢量,,经以上分析这种方法处理噪声问题是非常有效的只要知道噪声的两个基本统计量,。均值方差极点数便可确定且也立即求得四、实验原理与数据处理实验系统与原理,一,,,实验原理性框图如图所示窄脉冲宽度幅度重复频率采样,,,。,。,点数目个时间长度为采样间隔环境条件长宽高。的沙盘瞬态脉冲由窄脉冲源发出收发天线为准嗽叭天线两接收天线特性厂、、帆技翻来纽拐库伯号处理系旅,,完全一致接收信号经放大采集存入微机发匕,射脉冲与两路采样间的同步通过微机控制来。实现一对原始测量波形的处理窄份冲扭消除地面的影响。试验中采用双接收天线,,放大放
5、大份结构探测两天线接收到的信号相减从而消除地面反射搜收天纽发射天幼之、接收天级,噪声处理把相同天线位置上测得的数次,波形进行算术平均处理任何直流分量经调整。图瞬态脉冲探地下目标原理图基线予以消除,。门开关采用门开关技术把天线直接藕合和早期目标响应排除,,,高频分量滤除由于两路接收信号经数据采集相减后取样时间不可能完全一致往往“”,,。出现很高频率的毛刺为解决这一问题对波形做低通滤波处理,,。经以上数据预处理信噪比能得到较大提高从而保证极点提取的成功暴目标厂塑料柱垦髻履目标参薄铜板图四种口标的物理特性五、结论,,,目标我们对多种目
6、标进行了极点提取试验例举四种地质为均匀干沙条件被埋在一,△为。,,深处收发天线间距为采样间隔实测与恢复波形见图极,。点附于图中经研究分析和实验得到以下几点结论特征值法的逼近误差总小于经典法的逼近误差。,有噪时特征值方法只要已知噪声的两个基本特性参量仍能确定极点数和提取极点。实测波形极点‘,刁—一,士一,士一,士一,土一目标极点△一,士一,士一,土。一士。实侧波形一上、极点八—一,土。,。一士一,士一,士一目标极点,从一,土一。,。土一,士图,,目标极点实测波形恢复波形,,目标深度的改变之内对极点影响不大曾做了大量不同深度的测量但
7、限于,。篇幅没有给出,。原始波形必须经特殊的予处理否则提取困难一一。导体和非导体目标的起始相位有较明显的反相特性见图和图,,,,,从图基本可以看到散射体的尺寸越大极点实部越小虚部越大反之尺寸,,越小实部越大虚部越小,,作者曾得到航空航天部二院陈敬熊研究员黄培康研究员热情的指导和帮助实验工作,,,,,。得到本所曹长君支海燕梁涛李杰方一等同志的支持和帮助在此表示真诚的感谢,考文欲【】巨奴唱幻‘叨曰‘】硕罗】铭姗到触,。月,,,七】,一【】幻八。八占狱兄让劝叮、巴明运扭,飞丫,‘,【,《西安交通大学学报,,,,】徐海奇点展开法极点的分
8、布与散射体形伏的关系一雌一,,,一,而,,日正过,
