探地雷达信号处理的研究与应用

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目探地雷达信号处理的研究与应用专业学位类别工程硕士学号201122040511作者姓名杨廷怡指导教师杨啸林副教授分类号密级公开注1UDC学位论文探地雷达信号处理的研究与应用（题名和副题名）杨廷怡（作者姓名）指导教师杨啸林副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日

2、期2014年04月论文答辩日期2014年05月学位授予单位和日期电子科技大学2014年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHANDAPPLICATIONONSIGNALPROCESSINGOFGROUNDPENETRATINGRADARARCENGINEWITHOAINTEGRATEDURBANPLANNINGINFORMATIONPLATFORMAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChin

3、aMajor:MasterofEngineeringAuthor:YangTingyiAdvisor:Prof.YangXiaolinSchool:SchoolofPhysicalElectronics独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：

4、年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要探地雷达（GroundPenetratingRadar，简称GPR）是检测和识别地下目标的一种有效设备。它具有探测费用低、探测速度快、探测过程连续、探测范围广、分辨率高、操作方

5、便灵活等优越性，并且它的应用领域十分广阔，广泛应用于岩土勘查、工程建筑结构勘查及生态环境探测等方面。然而，探地雷达在工作时，其工作环境复杂多变，导致接收机接收到的回波信号包含各种各样的杂波，使得辨认目标回波十分困难，这就需要抑制杂波和噪声，以提取所需的目标回波信号。因此，信号处理是探地雷达正常工作的前提。本文详细介绍了探地雷达的国内外发展状况、系统组成及其基本原理和工作体制，并对脉冲探地雷达和步进频率探地雷达的优缺点进行了比较；通过可编程逻辑器件（FPGA）结合硬件可编程语言实现了脉冲探地雷达回波信号的传输，并针对探地雷达的回波信号特

6、点，提出了几种杂波抑制的方法，并给出了实验的结果。首先，针对课题组所研究的冲激脉冲探地雷达，分析了其原理和回波信号特征。其次，通过可编程逻辑器件（FPGA）结合硬件可编程语言，实现了ADC采集到的回波信号数据与上位机的通信。由于课题研制的探地雷达后面实验中会用于钻孔测井中，在传输信号数据时，采用RS-485进行长距离的传输。文中，介绍了数据传输的方法，采用Altera公司的FPGA芯片，进行了程序编写，实现了FPGA与RS-485的通信。并通过LABVIEW编写显示界面，对传输后的数据进行显示。最后，研究了探地雷达回波信号的处理算法。

7、详细论述了脉冲探地雷达的信号模型，提出了噪声抑制、小波阈值去噪、去直流偏移分量和去除地面反射波等几种杂波抑制的算法。利用MATLAB软件对算法进行仿真验证，并对实测的回波信号进行处理。关键词：探地雷达，数据传输，信号处理，杂波抑制IABSTRACTABSTRACTGroundPenetratingRadar(GPR)isaneffectiveapplicationdeviceondetectingandidentifyingtheburiedtargets.Ithasmanyadvantagessuchaslowcost,fastsp

8、eed,continuousprocess,widedetectingtargets,highresolutionandeasyoperation.Soithasbroadapplicationareas,andGPRh