基于椭圆包络线算法的探地雷达成像-论文.pdf

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1、第35卷第3期桂林电子科技大学学报Vo1．35，No．32015年6月JournalofGuilinUniversityofElectronicTechnologyJun．2015基于椭圆包络线算法的探地雷达成像邵泉杰，欧阳缮(桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林541004)摘要：针对超宽带探地雷达成像算法普遍存在成像模糊、计算量大、不适合实时处理等问题，提出一种基于椭圆包络线算法的探地雷达目标边界成像方法。该算法以不同介质内电磁波运行距离分段相加的方法计算椭圆长轴，使其适用于多层介质下探地雷达目标成像。FDTD数值仿真结果表明

2、，椭圆包络线算法对于浅层目标体边界构造准确，运算速度快，对目标解释更精确。关键词：探地雷达；椭圆包络线；目标边界成像；实时处理中图分类号：TN957文献标志码：A文章编号：1673—808X(2015)03—0173—05Groundpenetratingradarimagingbasedonenvelopeofellipses(SchoolofInformationandCommunicationEngineering，GuilinUniversityofElectronicTechnology，Guilin541004，China

3、)Abstract：Existingultra—widebandgroundpenetratingradar(GPR)imagingalgorithmssufferfromblurimagingandhighcomputationalcomplexityandthusnotsuitableforreal—timeprocessing．EnvelopealgorithmisextendedtoGPRimaging，inwhichthemajoraxisofellipseisapproximatelycalculatedforcoping

4、withmulti—mediaunderground．FDTDexperimentaldatashowsthattheproposedalgorithmisofmuchlowercomputationalcomplexityandcandescribetargetwithmoreaccu—rateboundarystructure．Keywords：groundpenetratingradar；envelopeofellipse；targetboundaryimaging；real—timeprocessing探地雷达(groundp

5、enetratingradar，简称GPR)据处理方式。已有的成像算法研究主要包括反向投是一种地下目标无损检测技术，具有探测速度快、分影(backprojection，简称BP)算法[4]、时间反转(time辨率高、操作灵活方便、探测范围广及探测费用低等reversal，简称TR)成像算法]、压缩感知(compres—优点，被广泛应用于公路检测L1]、桥梁的无损检测]、sivesensing，简称CS)算法[6。]、反演(inversion)成地质工程探测和考古探测等[3]。GPR的基本原理像【8等。其中BP算法最为经典，该算法对成像

6、域进为：发射天线在地面以宽频带窄脉冲的形式向地下发行像素点划分，通过计算回波时延进行能量累加成射高频电磁波，人射波在介电性差异的2种介质分界像，实现简单，但运算量大。TR算法充分利用电磁面(地层界面或目的体)产生反射波，接收天线接收记波传播的物理过程，适合复杂多散射环境，具有较高录反射波的波形、振幅及到达时刻，并以雷达图象方的成像分辨率。反演成像一般基于Maxwell方程，式显示探测结果；根据测量的双程走时和波速计算出能计算出目标的位置、性质和尺寸等，但其过程需迭目标体深度，连续测量剖面各点的反射波，形成雷达代等运算，复杂度高。上述方

7、法大都计算量大，且不图像。对探地雷达回波数据进行处理，最终目的是解适合实时处理。CS算法虽可降低数据存储和运算复释地下异常的情况，其中目标成像是最直观有效的数杂度，以较少数据对信号进行重构，但对测量矩阵和收稿日期：2O15一O3—15基金项目：国家自然科学基金(61371186)；广西自然科学基金(2013GXNSFFA019004)通信作者：欧阳缮(1960-)，男，江西安福人，教授，博士，研究方向为通信和雷达信号处理、自适应滤波理论和应用。E-mail：hmoysh@guet．edu．cn引文格式：邵泉杰，欧阳缮．基于椭圆包络线算

8、法的探地雷达成像[J]．桂林电子科技大学学报，2015，35(3)：173—177．174桂林电子科技大学学报2015年6月重构算法要求严格。椭圆关系。将发送天线与接收天线坐标看成椭圆的椭圆包络线算法l_g是一种目标边界