[发明专利]基于三维探地雷达的预测卷积处理方法

说明书

本发明公开了基于三维探地雷达的预测卷积处理方法，包括：采集三维探地雷达的时域雷达信号，并采用傅里叶转换将时域雷达信号转换得到雷达记录频谱；预设频谱步长为α，根据时窗并求得预测因子C(ω)；根据预测因子C(ω)与雷达记录频谱X(ω)的乘积求得的重复反射波E(ω)；在雷达记录频谱X(ω)的基础上，减去重复反射波E(ω)，得到入射波频谱F(ω)；采用傅里叶转换将入射波频谱F(ω)转换成时域振幅，得到真实的入射频谱。通过上述方案，本发明具有逻辑简单、计算工作量少、处理可靠等优点。

技术领域

本发明涉及三维探地雷达技术领域，尤其是基于三维探地雷达的预测卷积处理方法。

背景技术

探地雷达(Ground Penetrating Radar.GPR)是利用天线发射和接收高频电磁波来探测介质内部物质特性和分布规律的一种地球物理方法。探地雷达早期有多种叫法.如地面探测雷达(Ground—probing Radar)、地下雷达(Sub—surface Radar)、地质雷达(GeoRadar)、脉冲雷达(Impulse Radar)、表面穿透雷达(Surface Penetrating Radar)等，都是指面向地质勘探目标、利用高频脉冲电磁探测地质目标内部结构的一种电磁波方法。由于探地雷达探测具有高精度、高效率以及无损等特点，其被广泛运用于考古、矿产勘查、灾害地质调查、岩土工程勘察、工程质量检测、建筑结构检测以及军事目标探测等领域。

现有技术中的探地雷达的工作频率范围介于1M～1GHz之间，在地下介质中的传播以位移电流为主。虽然探地雷达和地震方法的物理机制和测量的物理量不一样(电磁波和弹性波)，但两者的运动学特征一致，遵循形式相似的波动方程，只是其中参数的物理意义不同。这种运动学特征的相似性使得探地雷达方法从数据采集、数据处理(包括处理软件)到数据解释都可借鉴地震勘探的方法技术成果。近年来随着电磁波理论研究的深入，一些电磁特性如极化特性等得到更深入的研究.并在雷达设备、采集技术和数据处理方法等方面得到开发和应用。

随着勘探目标要求的提高，二维剖面测量所能给出剖面上异常目标的埋深、范围等信息已不能满足业界对探测目标延伸走向、空间变化等详细信息的要求。考古目标的规模相对较小，二维剖面法很难使测线正好跨过探测对象，剖面异常的解释也是问题。因此开展三维雷达勘探是考古地球物理应用的趋势和方向，一些商用雷达系统从硬件设备到处理软件都能够支持三维雷达勘探。

目前，现有技术中的探地雷达三维勘探是一种伪三维勘探设计，即采用多条二维剖面组合形成面积性三维数据体，再通过软件处理和显示。对于目前只有一个发射天线和一个接收天线的雷达系统.这种伪三维设计也是一种不错的替代。随着电子技术发展，多通道仪器设备出现将会带来三维雷达勘探技术的革命。然而，探地雷达在工作时，由于其原理性的作用，会收到的重复的反射波，导致对目标的分析与判别出现偏差。因此，需要尽量消除这些重复波对原始数据的影响，还原出真实的电磁波信号。目前现有技术中暂无一个针对于重复反射波信号去除的针对性算法；

因此，急需要提出一种逻辑简单、处理可靠的基于三维探地雷达的预测卷积处理方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供基于三维探地雷达的预测卷积处理方法，本发明采用的技术方案如下：

基于三维探地雷达的预测卷积处理方法，包括以下步骤：

采集三维探地雷达的时域雷达信号，并采用傅里叶转换将时域雷达信号转换得到雷达记录频谱，其表达式为：

X(ω)＝B(ω)·ξ(ω)

其中，B(ω)表示入射频谱，ξ(ω)表示反射系数频谱；

预设频谱步长为α，根据时窗并求得预测因子C(ω)，其表达式为：

其中，为雷达记录频谱X(ω)的转置，X(ω+α)表示经频谱步长α后的雷达记录频谱；所述α为大于0的自然数；