基于机器学习的全极化探地雷达地下目标体分类识别
发布时间：2021-10-06 20:41
探地雷达（Ground Penetrating Radar,GPR）是一种利用电磁波刻画地下结构的勘探技术。传统的探地雷达一般只采用目标回波中的频率、振幅、相位信息及目标体的长宽等信息对目标进行识别,然而这些利用单极化探地雷达所得到的目标体信息十分有限,许多与目标体形态结构有关的信息并不能被采集并记录下来,进而导致进行目标体识别的准确率较低。为了获得目标体更全面的信息,全极化探地雷达（Full-polarimetric Ground Penetrating Radar）被发展起来,并用于对目标体进行分类识别。全极化探地雷达利用4种不同的天线组合方式对目标体进行探测,能获得相对于传统探地雷达4倍的信息量。通过改变发射天线于接收天线的放置方式,除了能得到传统探地雷达所能获得的频率、振幅、相位等信息,还能获得目标体的极化属性。利用这些极化属性,我们可以对目标体进行更准确的探测,然而如何对这些极化属性进行更准确的分类是一个需要进一步研究的问题。机器学习（Machine Learning）是一种近几年发展起来的新技术,它已被广泛应用于各个学科。机器学习主要是设计一些自动学习的算法,用于从已有数据...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
步进频率的全极化探地雷达测量系统
第2章全极化探地雷达数据采集8可以测量散射矩阵的交叉极化分量，即HV和VH分量。为了进行全极化探地雷达测量，我们必须改变发射和接收天线的极化方式以得到散射矩阵中的不同分量，由于互易性，我们只需要测量三种不同的极化方式即可，本研究所用的天线为Vivaldi天线，如图2.2所示。图2.2实验所用的三种极化天线。(a)HH极化天线；(b)VH极化天线；(c)VV极化天线。2.2实验室数据采集2.2.1不同目标体数据采集全极化探地雷达数据采集用到了4个典型目标体（图2.3）如下：金属球，代表布拉格平面散射；金属圆柱体，代表线状体散射；金属二面体，代表双反弹散射；和金属多分支，代表多重散射。图2.3四种典型目标体。(a)金属球；(b)金属圆柱体；(c)金属二面角；(d)金属多分枝。球体的直径为15厘米；圆柱体的长度为31.5厘米，直径为5厘米；二面体由两个板成90°角，其长度和宽度分别为35cm和20cm；多分支散射体的长度约为40厘米。四个目标体被埋于干沙槽中，干沙槽的长度，宽度和深度分别为2.53m，2.53m和0.85m。沙的电磁波速度约为0.2m/ns。球体和圆柱体顶部的
第2章全极化探地雷达数据采集8可以测量散射矩阵的交叉极化分量，即HV和VH分量。为了进行全极化探地雷达测量，我们必须改变发射和接收天线的极化方式以得到散射矩阵中的不同分量，由于互易性，我们只需要测量三种不同的极化方式即可，本研究所用的天线为Vivaldi天线，如图2.2所示。图2.2实验所用的三种极化天线。(a)HH极化天线；(b)VH极化天线；(c)VV极化天线。2.2实验室数据采集2.2.1不同目标体数据采集全极化探地雷达数据采集用到了4个典型目标体（图2.3）如下：金属球，代表布拉格平面散射；金属圆柱体，代表线状体散射；金属二面体，代表双反弹散射；和金属多分支，代表多重散射。图2.3四种典型目标体。(a)金属球；(b)金属圆柱体；(c)金属二面角；(d)金属多分枝。球体的直径为15厘米；圆柱体的长度为31.5厘米，直径为5厘米；二面体由两个板成90°角，其长度和宽度分别为35cm和20cm；多分支散射体的长度约为40厘米。四个目标体被埋于干沙槽中，干沙槽的长度，宽度和深度分别为2.53m，2.53m和0.85m。沙的电磁波速度约为0.2m/ns。球体和圆柱体顶部的
【参考文献】：
期刊论文
[1]全极化探地雷达地下管道分类识别技术[J]. 冯晅,梁帅帅,恩和得力海,张明贺,董泽君,周皓秋,齐嘉慧,赵玮昌. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(02)
[2]LFMCW随钻雷达信号模拟分析[J]. 王小龙. 煤田地质与勘探. 2012(01)
[3]全极化探地雷达正演模拟[J]. 冯晅,邹立龙,刘财,鹿琪,梁文婧,李丽丽,王世煜. 地球物理学报. 2011(02)
[4]探地雷达测定土壤含水率研究综述[J]. 雷少刚,卞正富. 土壤通报. 2008(05)
[5]我国探地雷达的应用现状及展望[J]. 谢昭晖,李金铭. 工程勘察. 2007(11)
[6]国内外探地雷达技术的比较与分析[J]. 刘传孝,蒋金泉,杨永杰,谭云亮. 煤炭学报. 2002(02)
[7]雷达技术在道路工程中的应用[J]. 陈菁,刘岳梅. 国外公路. 1994(05)
博士论文
[1]全极化探地雷达H-α特征分解技术研究[D]. 于月.吉林大学 2016
硕士论文
[1]基于理想界面及高斯粗糙面的探地雷达透射极化旋转分析与校正[D]. 董泽君.吉林大学 2019
[2]基于单极化采集模式的全极化探地雷达数据分析[D]. 梁帅帅.吉林大学 2018
[3]全极化探地雷达FDTD模拟与分析[D]. 李沆.成都理工大学 2016
[4]全极化探地雷达正演模拟及极化校准技术[D]. 邹立龙.吉林大学 2012
[5]探地雷达在隧道超前地质预报与衬砌检测中的应用研究[D]. 秦承彬.西南交通大学 2011
[6]TSP系统与探地雷达在阿拉坦隧道施工中的应用研究[D]. 王心刚.长安大学 2009
[7]路用探地雷达探测数据分析方法的研究[D]. 王春晖.同济大学 2008
本文编号：3420711
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
步进频率的全极化探地雷达测量系统
第2章全极化探地雷达数据采集8可以测量散射矩阵的交叉极化分量，即HV和VH分量。为了进行全极化探地雷达测量，我们必须改变发射和接收天线的极化方式以得到散射矩阵中的不同分量，由于互易性，我们只需要测量三种不同的极化方式即可，本研究所用的天线为Vivaldi天线，如图2.2所示。图2.2实验所用的三种极化天线。(a)HH极化天线；(b)VH极化天线；(c)VV极化天线。2.2实验室数据采集2.2.1不同目标体数据采集全极化探地雷达数据采集用到了4个典型目标体（图2.3）如下：金属球，代表布拉格平面散射；金属圆柱体，代表线状体散射；金属二面体，代表双反弹散射；和金属多分支，代表多重散射。图2.3四种典型目标体。(a)金属球；(b)金属圆柱体；(c)金属二面角；(d)金属多分枝。球体的直径为15厘米；圆柱体的长度为31.5厘米，直径为5厘米；二面体由两个板成90°角，其长度和宽度分别为35cm和20cm；多分支散射体的长度约为40厘米。四个目标体被埋于干沙槽中，干沙槽的长度，宽度和深度分别为2.53m，2.53m和0.85m。沙的电磁波速度约为0.2m/ns。球体和圆柱体顶部的
第2章全极化探地雷达数据采集8可以测量散射矩阵的交叉极化分量，即HV和VH分量。为了进行全极化探地雷达测量，我们必须改变发射和接收天线的极化方式以得到散射矩阵中的不同分量，由于互易性，我们只需要测量三种不同的极化方式即可，本研究所用的天线为Vivaldi天线，如图2.2所示。图2.2实验所用的三种极化天线。(a)HH极化天线；(b)VH极化天线；(c)VV极化天线。2.2实验室数据采集2.2.1不同目标体数据采集全极化探地雷达数据采集用到了4个典型目标体（图2.3）如下：金属球，代表布拉格平面散射；金属圆柱体，代表线状体散射；金属二面体，代表双反弹散射；和金属多分支，代表多重散射。图2.3四种典型目标体。(a)金属球；(b)金属圆柱体；(c)金属二面角；(d)金属多分枝。球体的直径为15厘米；圆柱体的长度为31.5厘米，直径为5厘米；二面体由两个板成90°角，其长度和宽度分别为35cm和20cm；多分支散射体的长度约为40厘米。四个目标体被埋于干沙槽中，干沙槽的长度，宽度和深度分别为2.53m，2.53m和0.85m。沙的电磁波速度约为0.2m/ns。球体和圆柱体顶部的
【参考文献】：
期刊论文
[1]全极化探地雷达地下管道分类识别技术[J]. 冯晅,梁帅帅,恩和得力海,张明贺,董泽君,周皓秋,齐嘉慧,赵玮昌. 吉林大学学报(地球科学版). 2018(02)
[2]LFMCW随钻雷达信号模拟分析[J]. 王小龙. 煤田地质与勘探. 2012(01)
[3]全极化探地雷达正演模拟[J]. 冯晅,邹立龙,刘财,鹿琪,梁文婧,李丽丽,王世煜. 地球物理学报. 2011(02)
[4]探地雷达测定土壤含水率研究综述[J]. 雷少刚,卞正富. 土壤通报. 2008(05)
[5]我国探地雷达的应用现状及展望[J]. 谢昭晖,李金铭. 工程勘察. 2007(11)
[6]国内外探地雷达技术的比较与分析[J]. 刘传孝,蒋金泉,杨永杰,谭云亮. 煤炭学报. 2002(02)
[7]雷达技术在道路工程中的应用[J]. 陈菁,刘岳梅. 国外公路. 1994(05)
博士论文
[1]全极化探地雷达H-α特征分解技术研究[D]. 于月.吉林大学 2016
硕士论文
[1]基于理想界面及高斯粗糙面的探地雷达透射极化旋转分析与校正[D]. 董泽君.吉林大学 2019
[2]基于单极化采集模式的全极化探地雷达数据分析[D]. 梁帅帅.吉林大学 2018
[3]全极化探地雷达FDTD模拟与分析[D]. 李沆.成都理工大学 2016
[4]全极化探地雷达正演模拟及极化校准技术[D]. 邹立龙.吉林大学 2012
[5]探地雷达在隧道超前地质预报与衬砌检测中的应用研究[D]. 秦承彬.西南交通大学 2011
[6]TSP系统与探地雷达在阿拉坦隧道施工中的应用研究[D]. 王心刚.长安大学 2009
[7]路用探地雷达探测数据分析方法的研究[D]. 王春晖.同济大学 2008
本文编号：3420711
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