一种基于Hilbert变换的探地雷达成像方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于Hilbert变换的探地雷达成像方法，首先，利用主元分析法去除探地雷达信号中的直达波；其次，采用EEMD方法分解出探地雷达信号中的本征模量；然后，对得到的各本征模量进行Hilbert-Huang变换，求解出由目标体形成的各本征模量对应的瞬时振幅；最后，将得到的各瞬时振幅进行叠加，叠加后的瞬时振幅通过雷达成像算法对目标体进行成像。本发明采用EEMD方法分解出本征模量，克服了模态混叠弊病，提高了探地雷达成像的分辨率。
【专利说明】-种基于HiIbert变换的探地雷达成像方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于探地雷达工程检测领域，特别涉及了一种基于Hilbert变换的探地雷 达成像方法。
【背景技术】
[0002] 探地雷达是工程检测中的一种重要的探测方法，具有快速、便捷的优点，在工程检 测中广为采用。探地雷达信号成像技术是探地雷达中实用的处理方法之一。目前探地雷达 成像算法有距离偏移、逆时偏移算法和反向投影算法等。这些算法的提出，促进了探地雷达 的应用水平，但是这些算法的分辨率有待提高，特别是在强干扰情况下很难获得理想的成 像结果。
[0003]Hilbert-Huang变换是20世纪末提出的一种分解方法，能对非线性不平稳信号进 行高效的自适应分解。在一定程度上实现了探地雷达的目标信号与干扰信息的分离，但传 统的Hilbert-Huang变换中的EMD(经验模式分解）分解法不能克服模态混叠弊病。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述【背景技术】存在的问题，本发明旨在提供一种基于Hilbert变换的探 地雷达成像方法，采用EEMD方法分解出本征模量，克服了模态混叠弊病，提高了探地雷达 成像的分辨率。
[0005] 为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
[0006] -种基于Hilbert变换的探地雷达成像方法，包括以下步骤：
[0007] (1)利用主元分析法去除探地雷达信号中的直达波；
[0008] (2)米用EEMD方法分解出探地雷达信号中的本征模量；
[0009] (3)对步骤（2)得到的各本征模量进行Hilbert-Huang变换，求解出由目标体形成 的各本征模量对应的瞬时振幅；
[0010] (4)将步骤（3)得到的各瞬时振幅进行叠加，叠加后的瞬时振幅通过雷达成像算 法对目标体进行成像。
[0011] 其中，在步骤（2)中，将多道探地雷达信号平均分配给多核处理器进行并行处理。
[0012] 其中，步骤（2)的具体步骤如下：
[0013] (a)将n道探地雷达信号平均分配在m核数的处理器上；
[0014] (b)针对各道探地雷达信号，初始化总体平均次数M;
[0015] (C)针对每道探地雷达信号，把一个给定幅度的白噪声信号njt)加到探地雷达信 号X(t)中，组成一个新信号Xi(t)，即Xi(t) =X(t) +叫(t),i= 1，2, ? --，M;其中，Xi(t)表 示第i附加噪声信号，njt)表示第i系列的白噪声；
[0016] ⑷采用EMD算法分解Xi⑴，得到本征模量Ci，s⑴，其中，s表示本征模量的序号， s= 1，2,…R，R为本征模量的数量；
[0017] (e)得到M组该道探地雷达信号的本征模量，它们的集合： jK. (〇}，{?(〇}，…，，s= 1，2,…，R;
[0018] (f)计算步骤（e)所述集合的平均值Cs(t)作为该道探地雷达信号的本征模量的 终值：
【权利要求】
1. 一种基于Hilbert变换的探地雷达成像方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 利用主元分析法去除探地雷达信号中的直达波； (2) 采用EEMD方法分解出探地雷达信号中的本征模量； (3) 对步骤（2)得到的各本征模量进行Hilbert-Huang变换，求解出由目标体形成的各 本征模量对应的瞬时振幅； (4) 将步骤（3)得到的各瞬时振幅进行叠加，叠加后的瞬时振幅通过雷达成像算法对 目标体进行成像。
2. 根据权利要求1所述一种基于Hilbert变换的探地雷达成像方法，其特征在于：在 步骤（2)中，将多道探地雷达信号平均分配给多核处理器进行并行处理。
3. 根据权利要求1所述一种基于Hilbert变换的探地雷达成像方法，其特征在于，步骤 (2)的具体步骤如下： (a) 将n道探地雷达信号平均分配在m核数的处理器上，其中，n、m均为正整数； (b) 针对各道探地雷达信号，初始化总体平均次数M，其中，M为正整数； (c) 针对每道探地雷达信号，把一个给定幅度的白噪声信号njt)加到探地雷达信号 X (t)中，组成一个新信号 Xi (t)，即 Xi (t) = X (t) +IIi (t)，i = 1，2,…，M ;其中，Xi (t)表示第 i附加噪声信号，Iii (t)表示第i系列的白噪声； (d) 采用EMD算法分解Xi (t)，得到本征模量Ci，s (t)，其中，s表示本征模量的序号，s = 1，2,…R，R为本征模量的数量； (e) 得到M组该道探地雷达信号的本征模量，它们的集合： _{cm (〇}，{cu (〇}，…，{%?}」，、. =12,…，尺； (f) 计算步骤（e)所述集合的平均值Cs (t)作为该道探地雷达信号的本征模量的终值：
(g) 将处理器各核计算的结果汇总，得到n道探地雷达信号对应的本征模量。
4. 根据权利要求1所述一种基于Hilbert变换的探地雷达成像方法，其特征在于：所 述步骤（4)中的雷达成像算法为反向投影算法。
5. 根据权利要求1所述一种基于Hilbert变换的探地雷达成像方法，其特征在于：所 述步骤（4)中的雷达成像算法为偏移成像算法。
【文档编号】G01S13/88GK104330793SQ201410547361
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】许军才, 任青文, 沈振中 申请人:河海大学