探地雷达地杂波抑制方法研究进展.pdf

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1、第4A期信号处理Vo1.21.No.4A2005年8月SIGNALPROCESSINGAug.2005探地雷达地杂波抑制方法研究进展吴仁彪刘家学张蓓(中国民航学院智能信号处理与图像处理天津市重点实验室，天津300300)摘要:下视探地雷达是检测地雷的一种有效手段。强烈的地表反射回波即地杂波会淹没浅层埋藏的非金属地雷的微弱回波，从而导致很高的检测虚警概率。如何尽可能完全抑制地杂波而又不损失回波中的目标信息成为探地雷达地雷检测的关键技术问题。本文以地雷检测为应用背景，对目前己有的主要的地杂波抑制方法进行了综述

2、。关键词:探地雷达，地雷检测，地杂波抑制SurveyonGPRGroundBounceRemovalRenbiaoWuJiaxueLiuBeiZhang(TianjinKeyLabforAdvancedSignalProcessingCivilAviationUniversityofChina,Tianjin300300)Abstract:Downlookingpenetratingradar(GPR)hasbeenconsideredaviabletechnologyforlandminedetecti

3、on.ForsuchaGPRwiththeantennaspositionedveryclosetothegroundsurface,thereflectionsfromthegroundsurface,i.e.,thegroundbounce,areverystrongandcancompletelydominatetheweakreturnsfromshallowlyburiednon-metallicmines.Hence,oneofthekeychallengesofusingGPRsforlan

4、dminedetectionistoremovethegroundbounceascompletelyaspossiblewithoutalteringthelandminereturn.Inthispaper,wereviewexistinggroundbounceremovalmethodsforlandminedetection.Keywords:GPR,landminedetection,groundbounceremoval1引言冲雷达和步进频率雷达，从探测方式可以分为下视地雷在全世界产生了巨大

5、的社会和经济问题[n。根据国(downwardlooking)探地雷达和前视(forwardlooking)探地雷际红十字会的估计，目前大约有1亿颗地雷埋藏在80个国达。前视雷达具有合成孔径成像的能力，但目前的GPR多家境内。可以预见，在相当长的时间内，全球仍将被地雷和为下视雷达。本文根据对杂波描述、杂波和目标信号的分解在过去战场中遗留的未爆武器(Unexplodedordnance，简称与合成方式的不同，对现有的探地雷达地杂波抑制方法进行UXO)所困扰。尽管金属探测器曾经成功地用于金属地雷的综述。探测，

6、但它们往往难于探测出目前常见的塑性或木质的低金2接收数据模型属含量地雷，人们迫切需要一种安全而又高效的探测和清除考虑目前探地雷达系统多为步进频率体制，采用频域信非金属地雷的方法。号模型。接收信号的频域模型为:超宽带探地雷达(GPR)作为探测塑性地雷的一种有效Xn(u)k)=c(q)+bn叭)+Sn((Ok)+en(li)k)(1)途径[21己经引起很多学者和科研机构的重视。对于浅层埋藏上式中下标n表示第n个探测点;c(a)k)代表天线互祸，该的塑性地雷，由于地杂波(空一地界面反射回波)往往比地雷信号的大小

7、取决于天线的设计;b.(O)k)代表杂波，包括地杂这有用目标信号强得多，而且这两种回波信号在到达时间上波和地下介质分界面上的反射回波;Sn叭)代表地雷目标或相重叠，使得目标很难被探地雷达检测到。从雷达回波信号类目标的反射回波;en((Ok)代表未建模噪声:O)k表示第k个中滤除很强的地杂波对于后续的目标检测[31[41、合成孔径雷频率点。由于天线互祸可以通过事先测量或估计〔e1来消除，达(SAR)成像[5][61和目标识别[71非常关键。由于地杂波随相应的接收信号模型可以简化为:土壤条件、温度和气象条件、

8、地形等环境因素的变化而呈现xn(0k)=b.(O)k)+S.(O)k)+en(u)k)(2)出不同的分布，探地雷达的地杂波抑制问题已成为一个公认3基于杂波模型的方法的技术难题。根据对杂波模型的不同描述，分为参数化模型、半参数目前现有的探地雷达从发射波形的形式可以分为单脉化模型和非参数化模型。其中，参数化模型的参数直接用来描述每个探测点的杂波:半参数化模型中的参数并不直接描.国家自然科学基金(60272049)、天津市自然科学基