[发明专利]基于瞬时幅频参数的探地雷达信号预处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及探地雷达技术领域，具体涉及一种基于瞬时幅频参数的探地雷达信号预处理方法及装置。

背景技术

探地雷达是利用高频超宽带信号来探测地球浅层介质分布规律的地球物理勘探装置，探地雷达信号的反演是通过分析接收信号的波形、幅值和时间等特征来估计地下介质的几何机构、埋深和空间位置等信息。不同介质的相对介电常数差别较大，探地雷达发射的脉冲信号在不同介质中传播时，其传播速度在0.01～0.3m/ns之间，由于传播速度很快，为了提高反演结果的精度，需要对探地雷达信号进行预处理，以提高相邻不同介质分界面的定位精度。

探地雷达信号具有高频率、短波长、强介质吸收和强干扰等性质，以傅里叶变换为基础的经典信号处理方法不能达到较好的预处理效果。目前披露的采用时频分析进行探地雷达信号预处理的方法包括广义S变换方法、Hilbert谱分析方法等。

广义S变换方法在地下介质的层位识别应用中效果较好，但是广义S变换的系统参数需要靠经验调节，模型可扩展性较差，限制了该方法的应用推广。Hilbert谱分析方法对薄层位置具有一定的增强作用，但实测探地雷达信号中的杂波和干扰信号也得到了增强，限制了其对浅层地下介质的反演精度。

发明内容

本发明提供一种基于瞬时幅频参数的探地雷达信号预处理方法及装置。采用了本发明的探地雷达信号的瞬时幅度信息能够精确地反映分界面的埋深和各个介质层对发射脉冲的吸收能力，同时探地雷达信号的瞬时频率信息可以对晚时信号起到增强作用，能够精确地反映相邻不同介质的相对介电常数的大小信息。

下面阐述本发明的技术方案。

一种基于瞬时幅频参数的探地雷达信号预处理方法，所述方法包括：

提取探地雷达信号的瞬时幅度和瞬时频率，分别得到瞬时幅度矩阵A_matrix和瞬时频率矩阵f_matrix；

删除A_matrix中的第一行得到

对瞬时频率矩阵f_matrix进行归一化处理，得到归一化瞬时频率矩阵

计算探地雷达信号的联合瞬时参数矩阵J_matrix，其中符号表示两个矩阵处于相同位置的元素相乘。

所述对瞬时频率矩阵f_matrix进行归一化处理的公式为：

fmatrix*=1,fmatrix>θ10,θ2≤fmatrix≤θ2-1,fmatrix<θ2;]]>

其中：为归一化瞬时频率矩阵；θ₁和θ₂分别为瞬时频率进行归一化处理时的上、下阈值。