自动化技术与应用》２００７年第２６卷第６期 经验交流 ＴｅｃｈｎｉｃａＩ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
探地雷达回波信号预处理方法浅析
彭涛．王磊．王加庆．岳彭 （海军驻哈尔滨地区舰船配套代表室，黑龙江哈尔滨１５００４６）
摘 要：探地雷达是近年来被广泛应用于各个工程领域的高精度无损探测技术。本文主要介绍了探地雷达回波信号预处理的方法， 这些方法可有效地消除回波噪声并校正反射时差，使回波剖面清晰、直观地呈现出被测物体。 关键词：探地雷达；信号处理；时差校正 中图分类号：ＴＮ９５７．５ｌ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ００３一（２００７）０６—００９８—０２
Ｅｃｈｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｅ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ＧＰＲ ＰＥＮＧ Ｔａｏ，ＷＡＮＧ Ｌｅｉ，ＷＡＮＧ Ｊｉａ－ｑｉｎｇ，ＹＵＥ Ｐｅｎｇ （Ｎａｖｙ ｗａｒｓｈｉｐ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｏｆｆｉｃｅ ｉｎ Ｈａｒｂｉｎ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒｏｕｎｄ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｒａｄａｒ（ＧＰＲ）ｉｓ ａ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｎｏ ｄｅｓｔｒｏｙｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｔ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｗｉｄｅｌｙ ｔｏ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆｉｅｌｄｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｃｏｄｕｃｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｍａｉｎ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｅ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅｙ ａｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｏ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｃｔ ｔｈｅ ｗｒｏｎｇ ｅｃｈｏ ｔｉｍｅ，ｓｏ ｗｅ ｃａｎ ｇｅｔ ａ ｃｌｅａｒｅｒ ｉｍａｇｅ ａｎｄ ｒｅｃｏｇｎｉｚｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｏｂｊｅｃｔｓ ｅａｓｉｌｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｒｏｕｎｄ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｒａｄａｒ（ＧＰＲ）；ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｔｉｍｅ－ａｄｊｕｓｔｉｎｇ １ 引言 探地雷达（Ｇｒｏｕｎｄ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｒａｄａｒ，简称ＧＰＲ）是利用 高频电磁波在地下介质中的传播规律进行勘查和检测的一种地 球物理方法。探地雷达不像探空雷达那样电磁波经过的介质比 较单一，探地雷达数据在采集过程中，电磁波要穿过各种介电常数 不同，湿度、温度等均不相同的复杂介质，总会不可避免地采集到 各种干扰信号和一些对目标体识别无用的信号。此外，雷达波在 传播过程中也会衰减，波幅会有很大的减小。因此探地雷达数据 处理的目标就是尽可能抑制各种干扰信号，尽可能地突出有用信 号，使雷达图像更加明显、准确地反映出被测目标体的实际情况， 以便于提取反射波的各种有用参数。 ２ 均值去噪 回波剖面中的某一道接收数据称为一个Ａ扫描，沿测线方向 移动探地雷达得到多个Ａ扫描称为Ｂ扫描，即一个回波剖面就是 一个Ｂ扫描。如图ｌ所示。均值去噪就是用邻近几个Ａ扫描中 同一反射时间采样点的均值来代替该点。因为相邻扫描几乎是 同一位置的回波，所以可以用均值来消除随机噪声， 具体描述如下ｌ【Ｊ：
地质雷达的原理
地质雷达是一种利用雷达原理进行地下探测的仪器。它通过向地下发送电磁波并接收反射回来的波束，对地下的物质成分和结构进行探测和分析。地质雷达可以在不破坏地表的情况下，获取地下的信息，对于地质勘探、地下水资源调查、工程建设等具有重要的应用价值。
地质雷达的工作原理基于电磁波在空间中的传播和被物体散射的特性。当电磁波从雷达发射器发出后，会以电磁波的速度在空间中传播。当电磁波遇到不同介质的边界时，会发生折射、反射、透射等现象。
在地质雷达探测中，电磁波主要与地下介质的电磁性质相互作用。当电磁波与地下物质相互作用时，会发生电磁波的散射和衰减。地下介质的电磁性质与地质雷达中的频率密切相关，因此地质雷达的探测效果受到频率的影响。
地质雷达通常用的是探地雷达，探地雷达通过发送一系列高频的短脉冲信号，然后记录回波的强度和到达时间。根据回波的强度和时间，可以对地下物质的位置、形状和电磁性质进行分析。
在地质雷达的探测过程中，主要有以下几个步骤：
1. 雷达发射：地质雷达通过雷达发射器发送高频电磁波到地下。常用的频率范围为几百兆赫兹到几吉赫兹。
2. 地下物质的散射和衰减：电磁波在地下遇到物质后，会发生反射、散射和衰减等现象。不同类型的地下物质对电磁波的散射和衰减程度不同，从而产生不同的回波信号。
3. 回波接收：地质雷达的接收器接收到从地下反射回来的回波信号。接收到的回波信号可以包含有关地下物质的信息。
4. 数据处理：接收到的回波信号经过合适的处理和分析，可以从中提取出地下物质的信息，如深度、形态、电磁性质等。常见的数据处理方法包括滤波、叠加、模式匹配等。
5. 显示与解读：处理后的数据可以通过图像或曲线等形式显示出来。地质雷达的操作员可以根据显示的结果对地下物质进行解读，判断该地下物质的性质和分布情况。
地质雷达的原理基于电磁波的传播和地下物质对电磁波的散射和衰减等特性。通过发送和接收电磁波，并结合合适的数据处理和解读方法，可以获取地下物质的信息。地质雷达在地质勘探、工程建设和环境保护等领域发挥着重要的作用。
２００６耳ｇｌＯ期
中图分类号：ＴＮ９５７．５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１１３０９—２５５２（２ｏｏ６）１０—０１００—０２
探地雷达回波信号处理及其应用
彭 涛 ，韩雅菲 ，李一兵
（１．海军驻哈尔滨地区军事代表室，哈尔滨１５０００１；２．哈尔滨工程大学信息与通信学院，哈尔滨１５０００１）
摘要：探地雷达是近年来快速发展的一种高精度无损探测技术，目前被广泛应用于建筑、环
境、考古等各个工程领域。主要介绍了探地雷达回波信号处理的主要方法，这些方法能有效地 消除各种干扰，有利于探地雷达的进一步推广和使用。最后通过工程应用中的实测数据和处理
结果证明了各种处理方法的有效性。 关键词：探地雷达；信号处理；偏移
Ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｇｒｏｕｎｄ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｒａｄａｒ
ＰＥＮＧ Ｔａｏ ．ＨＡＮ Ｙａ．ｆｅ ．Ｕ Ｙｉ．ｂｉｎｄ
（１．ＮａｖｙＤｄｅ Ｏｌ￣ｃｅ．ｍＩｔａｄｌｒｌ，Ｉ ｒｂ．ｍ１５０００１，Ｃｌｌｉｎａ；２．Ｈ Ｄ －ｍｅｅ 玎ｇＵｎｉｖｅｒ￣ｔｙ，Ｈ １５０００１，ａ血ｍ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒｏｕｎｄ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ Ｒａｄａｒ（ＧＰＲ）ｉｓ ａ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｎｏ ｄｅｓｔｒｏｙｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ
ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ．Ｉｔ ｉｓ印ｐｌｉｅｄ ｗｉｄｅｌｙ ｔｏ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｒｃｈａｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｆｉｅｌｄｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｅｖｅｒａｌ ｍａｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｈａｔ ｃａｎ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｎｏｉｓｅ ｆｏｒ ＧＰＲ ｅｃｈｏ ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ
ｗｉｄｅｎ ｉｔｓ ａｐｐｈｃａｔｉｏｎ．Ｂａｓｉｎｇ ｏｎ ｒｅａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔｕｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｗｅ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｅｃｈｏ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ．
第１８卷 Ｖ０ｌＩｌ８ 第４期 Ｎｏ．４ 电子设计工程 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１０年４月 Ａｐｒ．２０１０
脉冲探地雷达回波信号数据采集的设计
屈义萍，刘四新，徐晓林
（沈阳航空工业学院辽宁沈阳１１０１３６）
摘要：深入分析探地雷达＿Ｔ－作原理以及雷达回波信号的特点，采用基于等效时间取样技术实现探地雷达回波信号的
数据采集：采用高精度的数字可编程延时器产生稳定的步进时钟，作为时序步进采样的同步信号，同时采用“ＰＣ机＋
单片机＋ＣＰＬＤ”以实现对数据采集、存储和传输的时钟控制。较之以前采用模拟电路技术产生步进采样脉冲，有电路
简单、精度高、稳定性好和实时性强等优点。将标准的正弦波通过该采集电路，经处理得到恢复的波形，通过波形对比
的方式来验证该设计的性能，从而定性的可以看出该设计能良好的恢复原来的信号，满足设计要求。
关键词：探地雷达：数据采集：等效时间采样；步进脉冲
中图分类号：ＴＮ９５９．７】 文献标识码：Ａ 文章编号：】６７４—６２３６（２０１Ｏ）Ｏ４一Ｏ０５８—０３
Ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｓｉｇｎａｌ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｕｌｓｅ ｇｒｏｕｎｄ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｒａｄａｒ
ＱＵ Ｙｉ—ｐｉｎｇ，ＬＩＵ Ｓｉ—ｘｉｎ，ＸＵ Ｘｉａｏ—ｌｉｎ （Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａ ｖｉａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １０１３６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ—ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｒａｄａｒ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｓ ｗｅ １１ ａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｄａｒ ｅｃｈｏ ｓｉｇｎａｌ ｗａｓ ｉｎ・－
ｄｅｐｔｈ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｔｉｍｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ｕｓｉｎｇ ｈｉｇｈ—ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ
