[发明专利]一种用于探地雷达成像的散射强度加权处理方法

说明书

技术领域

本发明属于探地雷达成像技术领域，涉及一种用于探地雷达成像的散射强度加权处理方法。

背景技术

探地雷达是一种有效的无损探测技术。它通过空域扫描向探测区域发射电磁波并接收散射回波，可实现对未知区域内部的成像处理，获得未知区域中的隐蔽目标参数，即目标分布信息和散射强度信息，有效应用于市政工程、考古、地雷探测、反恐等多种场合。探地雷达的空域扫描有沿线的一维扫描和在表面的二维扫描。一维扫描时，发射天线和接收天线分别以一定的间隔沿线移动。在每个位置处，发射天线向探测区域发射电磁波，接收天线接收探测区域的散射回波。然后移动发射天线和接收天线到下一个位置，又可以获得一道散射回波。通过在整个测线上移动发射天线和接收天线，便可以获得多道散射回波。发射天线和接收天线可以装配在一起同时移动，也可以分别移动。接收天线还可以选择为阵列天线的形式。这些配置方式分别对应于探地雷达应用中不同的扫描方式。本专利适用于各种探地雷达天线一维沿线扫描方式下的散射强度加权处理。探地雷达成像的目的便是从这多道散射回波，即原始记录剖面中恢复出地下区域的散射强度分布信息，即成像结果。一维扫描可以获得二维成像结果，其中一维为横向扫描维，另一维为深度维。本专利针对一维扫描下探地雷达成像中的散射强度加权处理。设一维测线沿地表布置，测线方向设为x方向，测线范围为[A，B]，该测线上共有L个测点，坐标分别为x_i，i＝1，L，L。发射天线和接收天线装配在一起同时移动。在测点x_i处，发射天线向探测区域发射电磁波，接收天线接收地下探测区域的散射回波，该点处的一维散射回波记为s_i(t)＝[s_i(t₀)L  s_i(t_k)L  s_i(t_K-1)]^T，其中K表示时间维采样点数，上标T表示转置。其采样时窗为W＝t_K-1-t₀。则整个记录剖面数据E₀(x，t)可表示为E₀(x，t)＝[s₁(t)L  s_i(t)L  S_L(t)]，即E₀(x，t)为一个二维矩阵，其尺寸为K×L。

成像处理前，需设定成像区域并预知探测区域的背景媒质的电磁参数。对于下视探地雷达系统而言，成像区域的横向维矢量的取值区间一般取为原始扫描的测线范围。对于前视或斜前视的探地雷达系统而言，该取值区间需要根据具体的探测场景加以确定，此处统一记为[h_a，h_b]。深度维矢量需根据探地雷达的探测深度进行选取，与时窗W有关，记为[g_a，g_b]。设定成像区域后，需要对该成像区域进行二维离散化处理，将该区域分别沿深度维和横向维等间隔地划分为L_z和L_x个网格，则整个成像区域划分为L_z×L_x个网格。成像的目的便是获得该L_z×L_x个网格处的散射强度值，即O(z_m，x_n)m＝1，L，L_z；n＝1，L，L_x。