收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于深度学习的探地雷达回波数据处理研究

洪志友  
【摘要】:探地雷达(GPR)技术是利用高频超宽带信号来探测地下介质分布规律的无损勘探技术。现阶段的探地雷达设备商用化程度十分成熟,已经可以持续性探测并且探测结果精确度较高,范围较广,同时还具备探测操作简单,回波数据集成程度高等优点,因此受到了国内外学者的广泛关注。通过探地雷达信号成像处理技术对地下环境的属性特征进行定量分析一直是该领域科研人员研究重点,但是由于探测环境复杂,以及地下障碍物的几何形状和介电属性分布具有多样性,再加上各种噪声的干扰,使得现有的技术还无法对地下环境精确地定量分析。为了进一步提高探地雷达系统对回波信号的分析处理能力,本文结合深度学习对探地雷达成像技术进行研深入研究,论文的主要内容和研究工作如下:(1)探地雷达基本理论与数据预处理研究。介绍了探地雷达的工作原理和方式,同时引入探地雷达正演数值模拟软件GprMax,并利用GprMax对探地雷达探测模型进行正演模拟,并根据回波数据实验分析了直达波去除算法。(2)基于时域后向投影(BP)成像的回波汇聚算法研究。针对BP算法旁瓣和干扰能量较高的问题,本文将原算法中的单纯相加改良为加权相加,并提出使用余弦距离计算权值系数,提出了基于余弦定理的后向投影算法CBP。同时将0-1编码、分步处理的思想与传统BP算法相结合,提出了基于编码的后向投影算法EBP。通过理论分析和仿真数据实验,验证了两种算法的优越性。同时通过提出两种新算法改良原始算法,分析得出探地雷达回波数据具有极强的局部相关性,为后续研究奠定基础。(3)基于卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)的地下目标识别算法研究。本文分析并利用CNN机构特性,将CNN应用于探地雷达回波数据处理中,提出并设计了用于地下目标识别的CNN结构,通过三组实验分别验证了CNN网络对于地下目标形状、性质和综合性质的识别能力。从准确率和实时性两方面验证了该思路的可行性和优越性。(4)基于Faster R-CNN(Faster Regions with Convolutional neural network,Faster R-CNN)的地下目标定位识别算法研究。结合深度学习的目标检测算法,本文将其应用于地下回波数据中,提出了基于Faster R-CNN的地下目标定位识别算法,通过对Faster R-CNN结构和内部参数的优化实现了针对探地雷达仿真数据的地下目标的自动定位和识别。通过实验结果分析,验证了基于Faster R-CNN的地下目标定位方法的可行性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郑迎宾;黄飞翔;;天气雷达回波弱的分析研究[J];电子世界;2017年09期
2 朱洪绩,王国平;雷达回波综合分析图的应用[J];气象;1983年02期
3 何春燕;余晓玫;高飞;;面向识别的船舶目标雷达回波技术研究[J];舰船科学技术;2017年22期
4 杨鸿鹄;许蕴山;夏海宝;李侦;;基于FPGA+DSP的雷达回波发生器设计[J];电子技术应用;2009年12期
5 时霞丽;;长春机场夏季雷暴临近预报雷达回波指标分析[J];吉林气象;2006年03期
6 王景泰;711b雷达回波图像的网络传输[J];气象科技;2000年03期
7 赵倢;卢晓光;李海;张喆;;低信噪比下雷达回波谱矩快速估计方法[J];信号处理;2020年05期
8 郝斌;黄力;杨嘉炜;;基于点散射的风电机雷达回波信号仿真[J];计算机仿真;2019年02期
9 胡明宝,朱君,周咏梅;数字化天气雷达回波块边界形状的计算机提取方法[J];山东气象;1995年02期
10 袁招洪,张培昌,顾松山;一种数字化天气雷达回波原始资料的数据压缩方法[J];南京气象学院学报;1993年04期
11 胡景波;邱杰;王磊;;结合雷达回波分析区域站降水仪运行情况[J];气象水文海洋仪器;2018年03期
12 严宏志;李明昊;吕冬柏;孙彦富;;兴安盟冰雹云雷达回波概念模型[J];内蒙古气象;2006年03期
13 崔焕东,王平,李顺利;713C数字化雷达与711雷达回波对比分析[J];河南气象;2004年03期
14 黄强;张金凤;张会贞;;雷达回波的判断与分析[J];农业与技术;2019年11期
15 张卫国;范仲丽;钟伟;江雨田;孙飞飞;陈娟;;雷达回波外推方法在临近降雨预报中的应用[J];中国农村水利水电;2018年09期
16 肖现;肖辉;王振会;何宇翔;秦元明;;傅立叶相位技术在雷达回波移动矢量特征分析中的应用[J];南京气象学院学报;2008年04期
17 杜国鹏;杨江平;王建武;;不同航迹雷达回波强度分析[J];舰船电子对抗;2006年06期
18 陈绍鑫;青岛近海海面上的一种雷达回波[J];山东海洋学院学报;1982年03期
19 刘琨;;时变空间进动目标雷达回波建模及参数估计[J];中国新通信;2015年11期
20 H.Schneider;顾怀瑾;;旋转目标雷达回波的最大熵多卜勒谱分析[J];现代雷达;1988年Z1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙进勇;;长春机场夏季雷暴临近预报雷达回波指标分析[A];“振兴吉林老工业基地——科技工作者的历史责任”吉林省第三届科学技术学术年会论文集(下)[C];2004年
2 韦惠红;吴翠红;牛奔;;湖北省雷暴大风雷达回波模型研究[A];科技引领产业、支撑跨越发展——第六届湖北科技论坛论文集萃[C];2011年
3 王改利;;多尺度的雷达回波跟踪与预报方法研究[A];创新驱动发展 提高气象灾害防御能力——S1第五届气象综合探测技术研讨会[C];2013年
4 王天义;朱克云;;西藏雷暴的雷达回波统计特征初步分析[A];创新驱动发展 提高气象灾害防御能力——S11第十一届防雷减灾论坛[C];2013年
5 曾凡鑫;张述功;赵普福;;从噪声污染的雷达回波中提取单模特征与目标识别[A];四川省通信学会一九九三年学术年会论文集[C];1993年
6 赵玉洁;许磊;牛凤权;;大兴安岭地区强飑发生规律及雷达回波演变特征[A];中国气象学会2007年年会天气预报预警和影响评估技术分会场论文集[C];2007年
7 李秀琳;张丽娟;贾金海;刘瑜;;渭南东北部地区冰雹天气的雷达回波分析[A];陕西省气象学会2005年学术交流会论文集[C];2005年
8 马浩;;一种基于软件实现的雷达回波实时仿真设计[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
9 陈婷婷;王新国;;一次春季降水的雷达回波分析[A];中国气象学会雷达气象学与气象雷达委员会第二届学术年会文集[C];2006年
10 薛巍;姒牟孙;向敬成;;机载雷达回波仿真及模拟系统硬件实现[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 郎需强;基于微多普勒效应的昆虫运动雷达回波特性研究[D];山东农业大学;2014年
2 陈向成;脉冲激光雷达回波处理方法与系统研究[D];中国科学技术大学;2015年
3 王胜;动态目标雷达回波实时模拟技术及应用[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 洪志友;基于深度学习的探地雷达回波数据处理研究[D];厦门大学;2019年
2 李炳聪;基于变分自编码的多普勒气象雷达图估计与预测研究[D];广东工业大学;2019年
3 施恩;基于卷积神经网络的雷达回波外推方法研究[D];国防科技大学;2017年
4 吕亨达;基于正交压缩采样的宽带雷达回波目标参数估计[D];南京理工大学;2018年
5 张玲玲;基于雷达回波图像的短期降雨预测[D];河北师范大学;2018年
6 李彦霖;贵阳地区对流性雷达回波的统计特征及同化试验[D];兰州大学;2018年
7 滕志伟;基于深度学习的多普勒气象雷达回波外推算法研究[D];湖南师范大学;2017年
8 穆月飞;制导雷达回波模拟的快速实现方法研究[D];北京理工大学;2016年
9 苏亮又;压缩感知在雷达回波压缩重构中的应用研究[D];南京大学;2016年
10 肖现;傅立叶相位技术在雷达回波移动矢量特征分析中的应用研究[D];南京信息工程大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 贾天清 万齐林;广东成功开发雷达风场同化技术[N];中国气象报;2003年
2 魏岳江;防空,能否防住误击?[N];解放军报;2020年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978