ランダム媒質中の電磁波散乱解析と信号処理による特徴抽出

随机介质中电磁波散射分析和信号处理的特征提取

基本信息

批准号：
09750443
负责人：
園田潤
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Sendai National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

現在,古代遺跡や地中ケーブルの探査に関する研究が盛んに行われており,様々な地中レーダが開発されている.しかし,これらの地中レーダでは,地中の媒質が不均質であるため,探査目標以外からの不要散乱波(クラッタ)が探査目標からの散乱波に重畳し,埋設物の距離や形状・媒質推定が正確に行われていない.そこで本研究では,地中媒質のランダム性から生じるクラッタを除去するフィルタの設計を目的に,整合フィルタとフラクタルフィルタの基礎特性について検討した.整合フィルタは,クラッタを含んだ受信波形と,クラッタを含まない均質媒質から得られる受信波形との相互相関演算を行うことで,クラッタを低減するものである.本研究では,合成開口処理されたランダム媒質から得られる受信波形と,二層の地中モデルから得られる受信波形との相互相関演算を行うことで,媒質の境界検出を試みた.この結果,クラッタを低減することができ,探査目標の形状識別が可能になった.さらに,相関強度を利用することで,探査目標の媒質推定も行うことができ,整合フィルタの有効性が確かめられた.また,フラクタル解析を用いた地中レーダ信号処理の検討を行った.フラクタル解析は,ランダムデータを定量化することができるため,地中レーダで得られるクラッタを含んだ波形の特徴抽出に有効であると思われる.フラクタル解析法として,短時間データに対しても高精度な解析法であるHiguchiの方法を採用し,受信波形から探査目標の特徴抽出を試みた.この結果,探査目標の特徴抽出が行えることが分かったが,媒質が複雑で受信波形のS/N比が低い場合には明確な結果が得られなかった.今後さらにフラクタル解析法の検討が必要である.また,実験によって得られるデータへの適用も今後の課題である.

目前，对古遗址和地下电缆的勘探研究正在积极进行，并且已经开发出了各种地下雷达，这些雷达对于勘探目标以外的用途来说是不必要的。散射波（杂波）叠加在来自探测目标的散射波上，导致难以准确估计埋藏物体的距离、形状和介质。因此，在本研究中，我们去除由地下介质的随机性引起的杂波看看过滤器的设计。具体来说，我们研究了匹配滤波器和分形滤波器的基本特性。匹配滤波器通过在包含杂波的接收波形和从不包含杂波的均匀介质获得的接收波形之间执行互相关计算来消除杂波。将经过合成孔径处理的随机介质获得的接收波形与地下两层模型获得的接收波形进行互相关计算，从而检测出我尝试的介质的边界。结果，可以减少杂波并识别探索目标的形状。此外，通过使用相关强度，还可以估计探索目标的介质，证实了匹配滤波器的有效性。研究了利用分形分析进行探地雷达信号处理。分形分析可以量化随机数据，因此可以用来提取探地雷达获得的包含杂波的波形特征，这似乎是有效的。作为分形分析方法，我们采用了即使对于短时间数据也是高精度分析方法的樋口方法，并尝试从接收到的波形中提取探测目标的特征。然而，当介质复杂且接收波形的信噪比较低时，无法获得清晰的结果。未来有必要进一步研究分形分析方法。对此的应用也是一个未来的问题。