[发明专利]一种用于多频多通道探地雷达的数据融合方法

说明书

技术领域

本发明属于勘探地球物理数据处理领域，涉及一种用于多频多通道探地雷达的数据融合方法。

背景技术

探地雷达作为一种高效无损检测技术在工程勘查、混凝土构件缺陷、路面检测、路基病害探查等方面应用广泛并取得了良好的探测效果。通常情况下，如果需要得到高分辨率的探测结果，则需要采用中心频率较高的雷达系统，但探测深度较浅。如果需要得到较大的勘探深度，则选用中心频率较低的雷达系统，但分辨率较低。

然而，探地雷达的探测分辨率和勘探深度两个性能指标随着实际应用的需求而不能兼顾。例如，随着我国铁路通车里程的增加和铁路使用年限的增长，铁路路基病害探测日趋常态化，探地雷达由于其高效无损的特点在铁路路基检测方面成为了一种不可或缺的手段。铁路路基病害可能出现在不同的介质层，从浅部至深部依次为轨枕层、道渣层、道床、基床等，探测结果必须有较高分辨率和较大的勘探深度。为此，多频多通道探地雷达系统开始研制并用于铁路路基检测(刘杰等，采用探地雷达技术评估既有铁路路基状况的现状与发展，铁道建筑，2008年第1期)，得到多个不同中心频率雷达剖面，分别进行异常的识别，给探测成果解释带来不便。对于多频多通道雷达系统的信号融合处理，目前尚无解决这一问题的成熟方法。

发明内容

本发明提供了一种用于多频多通道探地雷达的数据融合方法，通过对所有通道的雷达反射信号的合成雷达剖面进行处理，将频率较高分辨较率高但勘探深度较浅的高频雷达信号和频率较低分辨率较低但勘探深度较大的低频雷达信号进行融合。

一种用于多频多通道探地雷达的数据融合方法，包括以下步骤：

步骤1：获取具有不同中心频率的多通道雷达剖面；

步骤2：对各个通道的雷达剖面进行扫描道零点校正与扫描道实测位置校正；

所述扫描道零点校正是指通过对直达波的识别，以直达波为参照对每个通道雷达信号的各扫描道进行截取完成零点校正；

所述扫描道实测位置校正是指以所有通道中最大扫描数为基准，通过插值方法实现扫描道位置校正，使不同通道的雷达剖面在同一勘探线上都具有相同的扫描道数；

多通道的雷达系统中每个通道除了分别具有不同的中心频率外，其它工作参数也可能有区别，如发射天线和接收天线工作的时间差、各通道的采样率等，从而在同一的勘探测线上获得的多通道雷达信号具有不同直达波到达时间和扫描道数，从而需要对不同通道的雷达剖面进行扫描道零点校正和扫描道实测位置校正。

步骤3：分别对经步骤2处理后的各个通道上的各个扫描道进行时频分析，得到对应的时频谱；

步骤4：将各个通道中相同扫描道上的时频谱进行叠加获得同一勘探线上各扫描道的合成时频谱；

步骤5：对各个扫描道的合成时频谱进行逆时频变换得到对应扫描道的时间域雷达信号，得到时间域的多频融合雷达图像。

所述步骤3中的时频分析为S变换，公式如下：

S(τ,f)=∫-∞+∞h(t)|f|2πe-(τ-t)2f22e-i2πftdt]]>