• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 1028-821X (Online)
ISSN 2415-3400 (Print)

АЛГОРИТМ ГОМОМОРФНОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ГЕОРАДАРА

Сытник, ОВ, Масалов, СА, Почанин, ГП
Organization: 

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: ssvp11@ire.kharkov.ua

https://doi.org/10.15407/rej2015.04.039
Язык: русский
Аннотация: 

В работе исследована актуальная проблема измерения толщины приповерхностных слоев зондируемой среды с помощью георадарных радиолокационных систем при строгих ограничениях на минимальную длительность зондирующего видеоимпульса и наличии интенсивных интерференционных помех, обусловленных резонансными эффектами в антенне и многократными переотражениями зондирующего сигнала от границ раздела сред. Традиционные корреляционно-экстремальные методы обработки сигналов не позволяют получить разрешение меньше, чем половина суммарной длительности импульса. Преодолеть это ограничение возможно применением нелинейных методов гомоморфной обработки сигналов георадара. Теоретически и экспериментально показано, что при применении сверхширокополосных зондирующих сигналов нелинейная обработка отраженных от приповерхностных слоев среды сигналов дает возможность идентифицировать границы раздела структур на глубинах вплоть до 5 % от длительности импульса. На основе метода кепстрального анализа синтезирован алгоритм обработки сигналов видеоимпульсного георадара. С помощью быстрого преобразования Фурье вычисляется амплитудный спектр сигналов, результат подвергается логарифмированию и вычисляется обратное преобразование Фурье, содержащее кепстр зондирующего сигнала и дискретный линейчатый    кепстр сигнала задержки, анализ которого при относительно высоких соотношениях сигнал/шум позволяет вычислить оценку толщины слоя. Приведены результаты моделирования. Обсуждается проблема влияния шумов на ошибки идентификации подповерхностных объектов.

Ключевые слова: амплитудный спектр, быстрое преобразование Фурье, георадар, граница раздела сред, идентификация, импульс, кепстр, сверхширокополосный сигнал, спектр

Статья поступила  27.10.2015 г.
PACS     05.45.Tp
УДК 621.396:621.391.82
Radiofiz. elektron. 2015, 20(4): 39-44
Полный текст (PDF)
 

References: 
  1. Вопросы подповерхностной радиолокации / под ред. А. Ю. Гринева. – М.: Радиотехника, 2005. – 416 с.
  2. Финкельштейн М. И. Радиолокация слоистых земных покровов / М. И. Финкельштейн, В. Л. Мендельсон, В. А. Ку-тев. – М.: Сов. радио, 1977. – 176 с.
  3. Биорадиолокация / под ред. А. С. Бугаева, С. И. Ивашова, И. Я. Иммореева. – М.: Из-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. – 396 с.
  4. Masalov S. A. Wavelet UWB signal processing for underground sounding systems / S. A. Masalov, O. V. Sytnik, V. P. Ruban // Proc. Int. Conf. “Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals”. – Sevastopol, 2012. – P. 123–125.
  5. Определение толщин слоев дорожной одежды методом георадиолокационного зондирования / Д. О. Батраков, А. Г. Батракова, Д. В. Головин и др. // Физические основы приборостроения. – 2012. – 3, № 2. – С. 46–56.
  6. GPR for paverment monitoring [Electron resource] / G. P Pochanin, V. P. Ruban, P. V. Kholod et al. // J. of Radio Electron. – 2013. – N 1. – Mode of access: www/URL: http://jre.cplire.ru/alt/jan13/8/text.pdf. – Title from the screen.
  7. Ulaby F. T. Microwave Remote Sensing Active and Passive. Vol. II. Radar Remote Sensing and Surface Scattering end Emission Theory / F. T. Ulaby, R. K. Moor, and A. K. Fung. – Reading, Massachusetts: Addison- Wesley, 1982. – 628 p.
  8. Соок J. C. Proposed monocycle-pulse very high frequency radar for airborne ice and snow measurement / J. C. Соок // Trans. AIEE Commun. Electron. – 1960. – № 79. – P. 588–594.
  9. Noll A. M. Cepstrupm Pitch Determination / A. Michel Noll // J. Acoust Soc. Am. – 1967. – 41, N 2. – P. 287–293.
  10. Noll A. M. Cepstrupm Pitch Determination / A. Michel Noll // J. Acoust Soc. Am. – 1967. – 41, N 2. – P. 287–293.
  11. Hassah J. C. Time delay processing near the ocean surface / J. C. Hassah // J. Sounds and Vibration. – 1994. – 35, N 4. – P. 489–501.
  12. Sytnik O. V. Textural Analysis of Cepstrum Images of Subsurface Structure / O. V. Sytnik // Telecommunications and Radio Engineering. – 2011. – 70, N 1. – P. 87–94.
  13. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники: в 3 кн. – М.: Сов. радио, 1974–1976. – Кн. 1. – 550 с.; кн. 2. – 391 с.; кн. 3. – 285 с.
  14. Репин В. Г. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем / В. Г. Ре-пин, Г. П. Тартаковский. – М.: Сов. радио, 1977. – 432 с.
  15. Ван Трис Г. Теория обнаружения оценок и модуляции: в 3 т. / Г. ван Трис; пер. с англ. – М.: Сов. радио, 1972–1977. – Т. 1. – 744 с.; Т. 2. – 343 с.; Т. 3. – 662 с.
  16. Бронштейн И. Н. Справочник по математике / И. Н. Брон-штейн, К. А. Семендяев. – М.: Наука,1980. – 976 с.