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粮仓异物电磁波探测后处理技术研究

万果果  
【摘要】:粮食储藏安全是粮食安全的一个重要组成部分。粮堆中的异物检测是粮仓储粮量准确性的保证,因此,要衡量粮仓储粮的质量,很有必要检测粮仓储粮中的异物。鉴于目前人工检测粮仓异物的种种弊端,本课题结合电磁波传播的回波特性,采用数据处理技术,利用电磁波技术对粮仓中的异物进行无损检测,能够准确确定异物的位置、判别异物的属性和材质等。 本课题首先基于电磁波的基本理论,研究了电磁波在粮堆中的传播特性,分析了粮堆多层结构的介电特性,介绍了电磁波探测的重要参数及雷达回波的数据形式和探测方法。 其次分析了RIS-K2雷达的数据格式,并读取了原始数据。根据粮仓异物电磁波探测回波信号的特性,介绍了直达波、背景等干扰的去除方法,通过与传统滤波方法的比较,提出了基于小波变换的雷达回波信号的噪声抑制方法,并采用基于小波变换和K-L变换的方法有效去除回波信号中的相干噪声。 然后在分析粮仓异物探测的双曲线特征的基础上,介绍了波速的估计方法,并提出了基于霍夫变换的异物检测与定位方法,再对霍夫变换后的回波图像中异物所在的扫描道数进行基于逐层反演的介电常数反演算出该道的介电常数,从而实现异物的检测和识别。 最后在理论研究的基础上,采用RIS-K2型探地雷达在中央储备粮郑州直属库2号粮仓中对预埋的三种不同物质进行多次探测。根据实验结果,可确定所采用的信号杂波抑制方法具有的效果,体现了本文提出的基于霍夫变换和介电常数反演算法识别粮仓异物的正确性,达到了粮仓异物检测与识别的目的。


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