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《中国海洋大学》 2011年
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浅埋地层探地雷达信号处理与目标识别研究

高翔  
【摘要】:地雷是一种常规防御性武器,通常埋入地下或布设于地表,通过触发后的爆炸杀伤目标,由于其成本低廉且效果显著而被许多国家和组织所使用。然而地雷虽“易布”却“难排”,战后遗留的地雷对普通百姓的生命财产安全造成了严重威胁,极大地制约了当地的战后重建与经济发展。 在国际人道主义扫雷的实践中,探地雷达发挥了重要作用。探地雷达是一种非接触式探测仪器,利用不同地下介质电磁特性的差异,通过发射高频电波并接受其反射信号实现对地下环境的探测。与对空雷达不同,探地雷达所面对的是具有非均匀性、强衰减性及色散效应的地下有耗介质,电磁波传播环境复杂多变。探地雷达发射的电磁波在土壤中传播的最小波长应小于或等于埋地目标的最大物理尺寸,否则电磁波无法被目标反射。探地雷达的产生最早可追溯至上世纪初,早期的探地雷达一般以中深层的地质环境探测为主,对于直径在10cm左右、埋藏在地表下0.5米以内的浅地层小目标却无能为力。浅地层小目标的探测一般采用近场工作模式,对信号分辨率与处理速度要求较高,需采用发射时间间隔短、信号频谱覆盖范围宽的超宽带探地雷达才能满足要求。上世纪九十年代以来,随着超宽带探地雷达技术逐步发展成熟,针对浅地层小目标的探测才变为可能。 本文以超宽带探地雷达检测浅地层反单兵地雷及其他埋设物为研究内容,结合超宽带脉冲体制探地雷达所测数据,围绕探地雷达信号的预处理、目标检测、目标特征提取以及目标识别等关键问题展开研究,主要内容包括: 1.在探地雷达信号的杂波抑制方面,利用主元分析与线性预测模型,提出了一种将主元分析的次分量子空间与自适应双边线性预测相结合的杂波抑制方法。此方法首先通过主元分析选取B-scan数据的次分量进行子空间重构,再选取与当前扫描道前后相隔一定距离的双边参考道对当前扫描道进行线性预测,并采用递推最小二乘法对前后相邻A-scan的相关性加以利用。该方法综合了B-scan的全局信息、前后双边A-scan的参考信息以及相邻A-scan的递推信息三个方面,对比实验证实其能够达到较好的杂波抑制效果。 2.对于B-scan信号中的目标双曲线检测与定位,本文从面向区域描述与面向线条描述两个角度进行了研究。在面向区域描述的目标检测中,针对目标双曲线的上升沿、水平沿和下降沿,使用多方向多尺度的Gabor小波滤波器对B-scan进行滤波,通过计算滤波后所得各分量图像的能量比来确定目标区域位置。在面向线条描述的目标检测中,提出了一种基于图像形态学的综合处理方法来实现对畸变双曲线线条的检测。在目标检测的基础上,本文采用直接最小二乘算法对双曲线参数进行拟合,文中讨论了其理论推导与算法实现,并通过数值算例与实际数据验证了其有效性。 3.在探地雷达信号的特征提取方面,提出了一种对A-scan信号进行时频分析再对得到的二维时频谱进行纹理分析的特征提取方法。在时频分析环节,首先采用四种不同的时频分析方法计算A-scan信号的时频谱图像,再利用5个纹理描述算子对得到的时频谱进行特征提取。对于特征提取结果,本文采用Fisher线性判别分析中的归一化可分距离测度对所得特征点集的可分离性进行度量。实验表明,S变换具有最好的埋地目标分辨能力,Wigner-Ville分布次之,短时傅里叶变换与短时Hartley变换的分辨能力较差。在采用纹理特征计算特征向量环节,以灰度共生矩阵与纹理特征编码方法为理论基础,通过相关性分析与主分量分析对20个常用的纹理特征描述算子的目标检测能力与相互关系进行了研究。 4.在目标识别方面,考虑到实际扫描探测过程中探地雷达天线与目标之间存在“由远及近再及远”的变化过程,这一变化过程通过A-scan序列的变化体现出来,由此提出了一种针对A-scan序列变化过程建模的目标识别方法。该方法以A-scan的时频分析纹理特征为基础,采用无跨越单向连续隐马尔可夫模型(HMM)对序列的变化过程建模并进行识别。文中对基于不同状态数、不同高斯分量个数的模型的识别能力进行了研究,并证实这种基于变化过程的HMM方法比无序地利用单条A-scan特征的支持向量机方法具有更好的效果。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN957.51

【引证文献】
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1 周琳;探地雷达成像技术研究[D];国防科学技术大学;2012年
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1 易祺兵;一种浅层探地雷达的管线定位与材质识别研究[D];电子科技大学;2013年
2 肖虎;浅层埋藏地雷GPR目标回波信号处理研究[D];中国海洋大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾昭发;吴丰收;黄玲;刘凤山;孙继广;;自适应Chirplet变换及其在探地雷达目标探测中的应用(英文)[J];Applied Geophysics;2009年02期
2 范国新;陈平;;探地雷达原理、设计思想及其实现——介绍一种工程实用化探地雷达[J];电波科学学报;1992年03期
3 王群,何云龙,王春和,房旭民,倪宏伟;基于神经网络的探地雷达探雷研究[J];电波科学学报;2001年03期
4 李昂,蒋延生,张安学,汪文秉;自适应对消在去除探地雷达信号直达波的应用[J];电波科学学报;2004年02期
5 李建勋,郑军庭;超宽带探地雷达自动目标识别研究[J];电波科学学报;2005年04期
6 周辉林;田茂;熊俊志;;探地雷达回波信号的特征提取和分类[J];电波科学学报;2006年04期
7 黄南晖;有耗媒质中电磁波的传播特性[J];地球科学;1993年03期
8 史彦斌;段哲民;;软件雷达技术研究综述[J];电子工程师;2006年01期
9 胡进峰;周正欧;孔令讲;;探地雷达多目标识别方法的研究[J];电子与信息学报;2006年01期
10 陈义群,肖柏勋;论探地雷达现状与发展[J];工程地球物理学报;2005年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 乔小燕;基于生物形态学的赤潮藻显微图像分割与特征提取研究[D];中国海洋大学;2010年
2 张春城;浅地层探地雷达中的信号处理技术研究[D];电子科技大学;2005年
3 胡进峰;合成孔径探地雷达探测浅埋小目标的信号处理算法研究[D];电子科技大学;2005年
【共引文献】
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1 刘金龙;陆伟东;路宏伟;杨放;曹华;;混凝土结构缺陷的雷达检测方法研究[J];四川建筑科学研究;2009年06期
2 王东霞;张楠;路晓丽;;基于育种算法的SVM参数优化[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年04期
3 陶秀凤,唐诗忠,周鸣争;基于支持向量机的软测量模型及应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年02期
4 程伟;张燕平;赵姝;;支持向量机在粮食产量预测中的应用[J];安徽农业科学;2009年08期
5 武素华;;基于最小二乘支持向量机的土壤含水量检测的研究与分析[J];安徽农业科学;2009年09期
6 邵丽娜;熊智新;胡慕伊;陈朝霞;;小波变换在提高油菜籽脂肪酸近红外分析精度中的应用[J];安徽农业科学;2010年12期
7 陈念;沈佐民;;基于化学成分检测和SVM分类的茶叶品质鉴定[J];安徽农业科学;2010年15期
8 黄远顺;;矫直机的自动故障预报技术[J];安徽冶金;2012年01期
9 林春丽;齐欣;王克成;;SVM-KNN分类器在异常行为检测中的应用[J];辽宁科技大学学报;2010年05期
10 杨波;郑颖人;唐晓松;李安洪;;人工智能在双排全长式抗滑桩设计中的应用[J];地下空间与工程学报;2010年02期
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1 朱泽民;赵华耕;曾斌;;LTD-2000探地雷达在黄黄高速公路路面改建中的应用[A];中国公路学会高速公路运营管理分会2011年度年会暨第十八次全国高速公路运营管理工作研讨会论文集[C];2011年
2 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于核偏最小二乘的简约最小二乘支持向量机及其应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 顾小军;杨世锡;钱苏翔;;基于支持向量机的旋转机械多类故障识别研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 韩露;余正涛;邓锦辉;章程;毛存礼;郭剑毅;;领域知识关系对领域文本分类的影响[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 吴静珠;刘翠玲;孙晓容;;支持向量机在近红外光谱检测技术中的应用研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 尹钟;张建华;;基于支持向量机方法的过程操作员功能状态分类[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
9 杨坤;纪志成;;基于峰值识别的改进SVM用电需求预测[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
10 袁从贵;张新政;陈旭;;基于偏互信息与定尺度最小二乘支持向量机的咸潮预测模型[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
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7 王晓明;基于统计学习的模式识别几个问题及其应用研究[D];江南大学;2010年
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2 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
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5 楼侃;基于DSP的语音信号环境噪声降噪处理技术的研究[D];长春理工大学;2010年
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9 郭豹;基于小波变换和DTW算法的ECG身份识别系统研究[D];郑州大学;2010年
10 李朋勇;基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 杜二计;赵林;李韧;;探地雷达在祁连山多年冻土调查中的应用[J];冰川冻土;2009年02期
2 陈文超,师振盛,汪文秉,高静怀;小波变换在去除探地雷达信号直达波的应用[J];电波科学学报;2000年03期
3 王群,何云龙,王春和,房旭民,倪宏伟;基于神经网络的探地雷达探雷研究[J];电波科学学报;2001年03期
4 李昂,蒋延生,张安学,汪文秉;自适应对消在去除探地雷达信号直达波的应用[J];电波科学学报;2004年02期
5 周辉林;田茂;熊俊志;;探地雷达回波信号的特征提取和分类[J];电波科学学报;2006年04期
6 李廷军;周正欧;;探地雷达中双曲线的提取及在波速估计中的应用[J];电波科学学报;2008年01期
7 丁世飞;齐丙娟;谭红艳;;支持向量机理论与算法研究综述[J];电子科技大学学报;2011年01期
8 李萍;刘小河;;基于RLS自适应算法的APF电流检测[J];电力自动化设备;2007年07期
9 沈飚,于东海,孙忠良;探地雷达系统的研制及其应用[J];东南大学学报;1996年03期
10 黄南晖;有耗媒质中电磁波的传播特性[J];地球科学;1993年03期
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1 周红;基于子带子孔径的低频SAR成像及运动目标检测技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 邹爱民;低频段脉冲探地雷达技术研究[D];吉林大学;2011年
3 张春城;浅地层探地雷达中的信号处理技术研究[D];电子科技大学;2005年
4 刘勇;旧住宅区更新改造中居民意愿研究[D];同济大学;2006年
5 邢永忠;最小二乘支持向量机的若干问题与应用研究[D];南京理工大学;2009年
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1 史逸;旧建筑物适应性再利用研究与策略[D];清华大学;2002年
2 陈德莉;探地雷达地下目标ROI提取算法研究[D];国防科学技术大学;2003年
3 段炜;基于小波变换的探地雷达信号去噪方法研究[D];中南大学;2008年
4 魏童;小波变换在探地雷达信号中的应用[D];长安大学;2009年
5 王慧博;探地雷达软件系统设计及天线仿真[D];吉林大学;2012年
【二级参考文献】
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1 张进华,马广玲,姚成虎,缪建文;探地雷达在地下管线探测中的应用[J];城市勘测;2004年03期
2 赵永辉,吴健生;高频雷达在混凝土无损检测中的应用及关键技术[J];CT理论与应用研究;2000年02期
3 唐辉,吕文娜,汤勇;圆锥轴承保持架图像的滤波去噪研究[J];轴承;2003年07期
4 潘仲英;王豫宁;汪留记;;用冲激雷达探测地下隐蔽目标[J];电波科学学报;1988年Z1期
5 王保义;徐润民;邓扬健;余惠卿;龙宪惠;王永德;;毫微秒电磁脉冲探测地下金属管道的应用[J];电波科学学报;1992年01期
6 范国新;陈平;;探地雷达原理、设计思想及其实现——介绍一种工程实用化探地雷达[J];电波科学学报;1992年03期
7 方广有,张忠治,汪文秉;无载频脉冲探地雷达性能分析及其FD—TD法数值模拟计算[J];电波科学学报;1997年01期
8 张安学,蒋延生,汪文秉,王成;探地雷达扫频三维成像方法[J];电波科学学报;2000年03期
9 陈文超,师振盛,汪文秉,高静怀;小波变换在去除探地雷达信号直达波的应用[J];电波科学学报;2000年03期
10 张安学,蒋延生,陈文超,汪文秉;探地雷达有效口径和扫描点间距的实验研究[J];电波科学学报;2001年02期
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1 刘俊义;基于对称性的目标描述和识别技术[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2001年
2 孔令讲;浅地层探地雷达信号处理算法的研究[D];电子科技大学;2003年
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5 郑海永;基于生物形态学的有害赤潮显微图像诊断研究[D];中国海洋大学;2009年
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1 魏剑涛;探地雷达的分析和研究[D];大连理工大学;2000年
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3 曹红宝;基于双光谱有毒赤潮优势藻图像分析的研究[D];天津大学;2005年
4 王铌;海洋浮游生物数字图像处理方法[D];中国海洋大学;2006年
5 孙勇;基于双光谱有毒赤潮藻图像自动识别系统的研究[D];天津大学;2007年
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2 刘伟,李海,曾涛;面向对象通用雷达信号处理程序框架的设计与实现[J];北京理工大学学报;2004年08期
3 何宾,汪晓男;一种雷达信号处理系统新体系结构的设计[J];现代雷达;2004年10期
4 杨玥 ,王秀坛;基于超级计算机的通用并行雷达信号处理[J];微计算机信息;2005年20期
5 熊孝华;杨安会;;现代雷达信号处理及发展趋势研究[J];中国高新技术企业;2011年13期
6 张智军;夏海宝;秦阳;甘轶;卢丁丁;;雷达信号处理教学实验系统的研制[J];实验室研究与探索;2012年04期
7 周杰;李小娟;张伟;全英汇;;一种通用雷达信号处理系统的硬件设计[J];电子科技;2013年05期
8 J.D.Grimm;R.B.Steves;吴敖大;;雷达信号处理技术[J];现代雷达;1980年05期
9 William C.Booth ,吕杰;雷达信号处理方法[J];系统工程与电子技术;1984年08期
10 李兴建;;现代的雷达信号处理技术[J];火控雷达技术;1984年03期
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1 李明;吴艳;吴顺君;包志强;;高性能雷达信号处理系统设计与实现[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
2 石星;;小波变换在雷达信号处理中的应用[A];四川省电子学会雷达与火控、电子线路与系统专业委员会学术交流会10周年优秀论文集[C];2006年
3 邵方明;刘人杰;李彩荣;;弱雷达信号处理的小波方法与仿真实验[A];'2002系统仿真技术及其应用学术论文集(第四卷)[C];2002年
4 朱子平;洪一;;天气雷达信号处理的现状及发展[A];中国电子学会第七届学术年会论文集[C];2001年
5 孙实泽;许砚;;FPGA在雷达信号处理中的应用[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
6 胡善清;刘峰;龙腾;;雷达信号处理模块及应用研究[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
7 何超;管庆;;船载导航雷达信号处理中杂波抑制算法的实现[A];2006中国西部青年通信学术会议论文集[C];2006年
8 刘小宁;胡善清;龙腾;;通用机载雷达信号处理硬件平台设计[A];全国第五届信号和智能信息处理与应用学术会议专刊(第一册)[C];2011年
9 刘静;李兴国;吴文;;神经网络在毫米波频率步进雷达信号处理中的应用[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
10 于真;顾红;苏卫民;;ADSP21161多处理器系统在雷达信号处理中的应用[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
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1 李春;雷达信号处理专家:保铮[N];中国电子报;2000年
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1 苏涛;并行处理技术在雷达信号处理中的应用研究[D];西安电子科技大学;1999年
2 程永强;雷达信号处理的信息理论与几何方法研究[D];国防科学技术大学;2012年
3 高翔;浅埋地层探地雷达信号处理与目标识别研究[D];中国海洋大学;2011年
4 李明;机载宽带雷达信号处理若干问题研究[D];西安电子科技大学;2007年
5 陈洁;超宽带雷达信号处理及成像方法研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2007年
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7 张弓;PD雷达信号处理若干关键技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
8 杜雨洺;近程小扇区LFMCW雷达信号处理研究[D];电子科技大学;2006年
9 周浩;高频雷达信号处理中的若干问题研究[D];武汉大学;2004年
10 王鞠庭;MIMO雷达信号处理:目标检测与角度估计[D];南京理工大学;2010年
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1 修志杰;偏移及速度估计在探地雷达信号处理中的研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
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3 袁兴生;脉冲多普勒雷达信号处理实时仿真算法研究[D];国防科学技术大学;2009年
4 袁伟明;并行技术在雷达信号处理中的实现[D];西安电子科技大学;2002年
5 孙庆新;多普勒导航雷达信号处理系统设计[D];西安电子科技大学;2006年
6 孙艳芳;某雷达信号处理系统的设计与实现[D];西安电子科技大学;2011年
7 王猛;通用雷达信号处理可视化平台的设计与应用[D];西安电子科技大学;2012年
8 周晓佩;地面情报雷达信号处理实现技术[D];西安电子科技大学;2013年
9 王宗谦;检靶雷达信号处理设计[D];西安电子科技大学;2007年
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