阵列式探地雷达滤波去噪技术的研究与实现
发布时间：2021-03-25 10:40
伴随着中国经济的蓬勃发展,作为国民经济发展的命脉之一高速公路建设在近些年来也取得了飞跃式的发展。但在公路的使用过程中,路面塌陷等道路的安全问题也愈发凸显,因此对公路进行一定的探测进而排除安全隐患是很有必要的。传统的探测方法都有极大的局限性,且会对道路造成一定的物理性破坏。探地雷达作为无损检测技术的代表,因其检测速度快、准确率高等优点在公路检测中得到了越来越广泛的应用。同一般的探地雷达不同,本文中所研究的为使用了阵列天线设计的车载式探地雷达,其探测的速度更快且探测的区域面积更大。探地雷达在对回波数据进行采集的过程中,不可避免的会引入噪声的影响,大大增加了后期成像解译的难度且降低了目标识别准确度,针对这一问题,本文重点研究了直达波去除方法与噪声抑制技术。本文所研究的阵列式探地雷达数据采集板以Kintex-7系列的FPGA作为主控芯片,为了实现对高频回波信号的采集,本文通过延迟电路的设计,使作用于收发天线的触发信号延迟动态可调,进而使雷达产生延迟后的脉冲信号,最终通过等效采样的方式实现对雷达回波信号的采集;且通过对收发天线的配置,实现一发双收的工作模式。雷达回波信号中的直达波能量最强,当探测...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
维纳滤波器原理
上位机发送开始、暂停、停止命令给主控板，控制主控板进行采集工作；控板转发上位机的开始、暂停、停止命令给各雷达采集板，控制数据的采集；集板根据自身编号和帧同步信号确定自己的工作时序，完成采集数据、缓存接、滤波等操作，采集数据打包通过高速串口发送给主控板；主控板缓存组（加入帧计数、GPS、测距等信息）后通过千兆网口送给上位计算机，完成据的采集过程。上位机与主控板通过网口通信时，上位机设为服务器端，雷达主控制板设客户端。操作雷达设备时，雷达先启动，然后上位机打开采集软件，等待主板的连接请求，检测到主控板的连接请求后，发送设置参数。上位机与主控建立连接后，发送自检查询指令到雷达主控板，如果收不到反馈，上位机再发送，发送间隔 2s，最多发送 16 次，如果还收不到应答，上位机断开和主板的网络连接。雷达主控收到查询指令后，发送一串数据，含有雷达的型号、达采集板的设备状态信息、GPS 和电量信息。上位机根据接收到的信息，得雷达型号、位置和电池状态。计算机
图 3-4 采集板的实物图效采样来讲，探地雷达发射电磁波的中心频率越高（兆赫兹至吉赫兹）测分辨率越高。若采用传统的实时采样方案，即每次需要采集大模拟信号数据不再连续，而是由于间隔采样造成数据离散化、数这些数据重建出原信号，此时的采样方案需要满足奈奎斯特采样的频率sf 至少大于被采样信号频率0f 的两倍，即02sf f才能不失真的重现原信号波形，在实际工程应用中，通常为了提度，实时采样的频率大于 5 到 10 倍被采样信号的频率，适用于对样处理。中使用 400MHz 的窄脉冲高频信号，若仍使用实时采样的方案，吉赫兹的采样率才能重新捕获原信号波形，不然会发生信号波形系统前端的 A/D 转换器来说，高达数吉赫兹的 AD 价格高昂且电
【参考文献】：
期刊论文
[1]探地雷达信号杂波抑制[J]. 郑俊,刘婉萍,马念茹,陈晓亮. 电子测量技术. 2018(21)
[2]基于小波域KL变换的地质雷达信号处理技术[J]. 高永涛,徐俊. 科学技术与工程. 2018(10)
[3]FIR数字滤波器的设计与研究[J]. 王辉. 装备制造技术. 2018(01)
[4]基于FPGA及分布式算法滤波器[J]. 周龙,王红玲,崔新莹,黄琳华. 电子设计工程. 2017(23)
[5]一种结合小波变换和维纳滤波的图像去噪算法[J]. 汪祖辉,孙刘杰,邵雪,姜中敏. 包装工程. 2016(13)
[6]一种新的小波域维纳滤波图像去噪算法[J]. 刘红亮,陈维义,许中胜. 海军工程大学学报. 2015(06)
[7]一种新的小波自适应阈值函数振动信号去噪算法[J]. 李红延,周云龙,田峰,李松,孙天宝. 仪器仪表学报. 2015(10)
[8]基于主成分分析的图像自适应阈值去噪算法[J]. 李俊秀,姜三平. 红外技术. 2014(04)
[9]基于均值的小波阈值去噪方法[J]. 原志雷,杜劲松,毕欣. 控制工程. 2011(S1)
[10]基于小波的信号去噪分析[J]. 李冠,吴尽昭,范明钰. 通信技术. 2010(09)
博士论文
[1]铁路路基含水状态的探地雷达检测方法研究[D]. 刘杰.中国矿业大学(北京) 2015
[2]隧道衬砌内空洞探地雷达探测正反演研究[D]. 舒志乐.重庆大学 2010
硕士论文
[1]基于维纳—小波阈值的语音去噪方法研究[D]. 郑永敏.广东工业大学 2018
[2]探地雷达信号预处理及成像技术[D]. 王亚梁.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于GprMax的道路空洞探地雷达图像正演模拟[D]. 尹光辉.长安大学 2015
[4]超宽带探地雷达浅层目标探测技术研究[D]. 梁可尊.华南理工大学 2013
[5]探地雷达FK滤波技术[D]. 张景东.国防科学技术大学 2010
本文编号：3099546
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
维纳滤波器原理
上位机发送开始、暂停、停止命令给主控板，控制主控板进行采集工作；控板转发上位机的开始、暂停、停止命令给各雷达采集板，控制数据的采集；集板根据自身编号和帧同步信号确定自己的工作时序，完成采集数据、缓存接、滤波等操作，采集数据打包通过高速串口发送给主控板；主控板缓存组（加入帧计数、GPS、测距等信息）后通过千兆网口送给上位计算机，完成据的采集过程。上位机与主控板通过网口通信时，上位机设为服务器端，雷达主控制板设客户端。操作雷达设备时，雷达先启动，然后上位机打开采集软件，等待主板的连接请求，检测到主控板的连接请求后，发送设置参数。上位机与主控建立连接后，发送自检查询指令到雷达主控板，如果收不到反馈，上位机再发送，发送间隔 2s，最多发送 16 次，如果还收不到应答，上位机断开和主板的网络连接。雷达主控收到查询指令后，发送一串数据，含有雷达的型号、达采集板的设备状态信息、GPS 和电量信息。上位机根据接收到的信息，得雷达型号、位置和电池状态。计算机
图 3-4 采集板的实物图效采样来讲，探地雷达发射电磁波的中心频率越高（兆赫兹至吉赫兹）测分辨率越高。若采用传统的实时采样方案，即每次需要采集大模拟信号数据不再连续，而是由于间隔采样造成数据离散化、数这些数据重建出原信号，此时的采样方案需要满足奈奎斯特采样的频率sf 至少大于被采样信号频率0f 的两倍，即02sf f才能不失真的重现原信号波形，在实际工程应用中，通常为了提度，实时采样的频率大于 5 到 10 倍被采样信号的频率，适用于对样处理。中使用 400MHz 的窄脉冲高频信号，若仍使用实时采样的方案，吉赫兹的采样率才能重新捕获原信号波形，不然会发生信号波形系统前端的 A/D 转换器来说，高达数吉赫兹的 AD 价格高昂且电
【参考文献】：
期刊论文
[1]探地雷达信号杂波抑制[J]. 郑俊,刘婉萍,马念茹,陈晓亮. 电子测量技术. 2018(21)
[2]基于小波域KL变换的地质雷达信号处理技术[J]. 高永涛,徐俊. 科学技术与工程. 2018(10)
[3]FIR数字滤波器的设计与研究[J]. 王辉. 装备制造技术. 2018(01)
[4]基于FPGA及分布式算法滤波器[J]. 周龙,王红玲,崔新莹,黄琳华. 电子设计工程. 2017(23)
[5]一种结合小波变换和维纳滤波的图像去噪算法[J]. 汪祖辉,孙刘杰,邵雪,姜中敏. 包装工程. 2016(13)
[6]一种新的小波域维纳滤波图像去噪算法[J]. 刘红亮,陈维义,许中胜. 海军工程大学学报. 2015(06)
[7]一种新的小波自适应阈值函数振动信号去噪算法[J]. 李红延,周云龙,田峰,李松,孙天宝. 仪器仪表学报. 2015(10)
[8]基于主成分分析的图像自适应阈值去噪算法[J]. 李俊秀,姜三平. 红外技术. 2014(04)
[9]基于均值的小波阈值去噪方法[J]. 原志雷,杜劲松,毕欣. 控制工程. 2011(S1)
[10]基于小波的信号去噪分析[J]. 李冠,吴尽昭,范明钰. 通信技术. 2010(09)
博士论文
[1]铁路路基含水状态的探地雷达检测方法研究[D]. 刘杰.中国矿业大学(北京) 2015
[2]隧道衬砌内空洞探地雷达探测正反演研究[D]. 舒志乐.重庆大学 2010
硕士论文
[1]基于维纳—小波阈值的语音去噪方法研究[D]. 郑永敏.广东工业大学 2018
[2]探地雷达信号预处理及成像技术[D]. 王亚梁.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于GprMax的道路空洞探地雷达图像正演模拟[D]. 尹光辉.长安大学 2015
[4]超宽带探地雷达浅层目标探测技术研究[D]. 梁可尊.华南理工大学 2013
[5]探地雷达FK滤波技术[D]. 张景东.国防科学技术大学 2010
本文编号：3099546
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