探地雷達的自適應干擾抑制制造技術

基于步進頻率的探地雷達和基于比較所接收的信號（1）與所述信號的經濾波的估計（4）來抑制來自其它附近發送器的干擾（2、3）的方法。如果單個頻率的偏差滿足給定的標準（5），則所接收的信號在該單個頻率處由在所述單個頻率處的相應的經濾波的信號（6、7）代替。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】探地雷達的自適應干擾抑制
本專利技術涉及在來自步進頻率探地雷達的數據的處理中抑制干擾信號的方法，以及具有實施所述方法的裝置的步進頻率探地雷達。
技術介紹
探地雷達是將電磁波（無線電波）向下發送到地中并測量來自物體或地層的反射的一種雷達。為了實現良好的距離分辨率，探地雷達必須具有非常大的帶寬。步進頻率探地雷達通過發送出具有逐步增加的頻率的信號來提供該帶寬，并針對每個單獨頻率測量地響應。從地的表面反射的信號非常弱，且因為探地雷達覆蓋大的頻率范圍，所以來自其它源的干擾信號的概率是大的。用于移動通信的基站、廣播發送器和通信電臺都落在探地雷達的頻率范圍內，且可能因此干擾探地雷達。在步進頻率探地雷達的操作方式中一次只接收小頻率范圍，這將使得探地雷達只在步進頻率雷達發送頻率與干擾頻率相對一致時被干擾。
技術實現思路
本專利技術的目的是抑制干擾信號，以便使其它附近的發送器在較小的程度上影響探地雷達。這通過利用步進頻率雷達窄帶接收器系統并自適應地移除干擾信號來實現。附圖說明將參考附圖更詳細地解釋本專利技術，其中：圖1示出具有根據頻率給出的干擾的所接收的信號，以及同一信號的經濾波的近似，其中使用穩健估計以便濾波所述信號。圖2示出所接收的信號，其中利用用于移除干擾的方法。圖3示出雷達圖像，其中來自附近發送器的干擾是清楚的。圖4示出基于與圖2相同的信號的雷達圖像，其中來自附近發送器的干擾明顯減小。具體實施方式步進頻率探地雷達通過在一段短時間內發送在給定頻率的連續信號來工作。雷達的接收器被調節到確切地相同的頻率，且因此將接收具有上述頻率的信號，其為從地的不同部分所反射的所有信號的和。信號由接收器測量作為信號強度和相對相位。接著，發送器和接收器改變頻率，且針對新頻率重復相同的過程。這以小的頻率步進重復，直到探地雷達的整個帶寬被覆蓋。對于所使用的每個頻率，接收器現在留有針對所有頻率步進的信號強度和相對相位。因為針對每個頻率測量總反射信號，所以這包括如圖1所示的地頻率響應（1）。為了建立雷達圖像，該頻率響應必須例如借助于傅立葉變換來變換成時間響應。當雷達沿著地移動時，該過程重復，以便形成如圖3和4所示的雷達圖像。在圖1中，針對使用步進頻率探地雷達所接收的信號，示出信號強度（1）。雷達的頻率范圍從大約100MHz到大約2900MHz，換句話說，接近3GHz的總帶寬。除了從地所反射的信號以外，信號還包括來自兩個其它源的干擾。干擾信號（2）位于大約900MHz處，且另一干擾信號（3）在大約2100MHz處。圖3示出在具有這些干擾源的情況下的作為結果的雷達圖像。步進頻率雷達對干擾是基本上相對穩健的，因為干擾將只妨礙所接收的信號的小部分。盡管如此，來自兩個發送器的干擾在雷達圖像中無疑是明顯的。干擾被顯示為垂直頻帶。與雷達寬的帶寬比較，這些干擾信號可被認為具有相對窄的帶寬。通過使用穩健頻率窗，可產生所接收的信號強度和信號相位的經濾波的估計，其為沒有干擾的、對信號的良好近似。圖1示出經濾波的信號（4）的信號強度。值得注意的是，經濾波的信號自身不適合于產生雷達圖像，因為頻率響應中的所有較細微的細節消失了。用于自適應地移除干擾的方法由下面的步驟組成：a）確定頻率的所測量的信號（1）何時由相同頻率的經濾波的信號（4）代替的標準（5），其中所述標準基于被計算為在給定頻率的所測量的信號（1）和經濾波的信號（4）之間的復微分的絕對值的偏差，其中所述標準（5）是下列項中的至少一個：-偏差大于偏差的規定百分比P，或-偏差大于中位偏差乘以因子K，其中所述中位偏差是偏差的中位數；b）通過使探地雷達以離散的頻率步進穿過期望帶寬并測量所接收的信號（1）的信號強度和可選的相位來確定所測量的頻率響應（1）；c）通過借助于穩健估計器濾波所測量的頻率響應（1）來確定經濾波的頻率響應（4）；以及d）通過對每個單獨的頻率實現下列操作來修改所測量的頻率響應（1）：計算偏差和如果滿足在a）下確定的標準（5）則用相應的經濾波的信號（4）代替所測量的信號（1）。在本專利技術的優選實施例中，P可具有在90-95%的范圍內的值。此外，K可具有在3-5的范圍內的值。穩健估計器可包括滑動中值濾波器。該滑動中值濾波器可優選地具有在50-100MHz的范圍內的帶寬。根據本專利技術的方法此外可包括通過將所修改的頻率響應從頻域變換到時域來計算時間響應。從頻域到時域的所述變換可例如通過傅立葉逆變換來實現。本專利技術還涉及步進頻率探地雷達，其包括天線系統、數據處理設備和其它裝置，其布置為實現如上所述的方法。注釋：-如果在a）中的標準被選擇為百分比P，則這意味著信號的多大一部分由經濾波的值代替的上限被設置（1-P）。-如果在a）中的標準被選擇成使得偏差大于中位偏差乘以因子K，則對于由經濾波的值代替的信號必須是多大偏差的下限被設置。圖2示出在具有最大偏差的數據點由經濾波的值（6、7）代替之后的所接收的信號。圖4再現在信號根據該方法被濾波之后的圖。垂直頻帶消失了，但沒有明顯影響重要的細節。在這些圖中，使用在c）中提議的標準的組合。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于步進頻率探地雷達的自適應地抑制干擾的方法，其中所述方法包括下面的步驟：a）確定頻率的所測量的信號（1）何時由相同頻率的經濾波的信號（4）代替的標準（5），其中所述標準是基于被計算為在給定頻率的所測量的信號（1）和經濾波的信號（4）之間的復微分的絕對值的偏差的，其中所述標準（5）是下列項中的至少一個：?所述偏差大于偏差的規定百分比P，或?所述偏差大于中位偏差乘以因子K，其中所述中位偏差是偏差的中位數；b）通過使探地雷達以離散的頻率步進穿過期望帶寬并測量所接收的信號（1）的信號強度和可選的相位來確定所測量的頻率響應（1）；c）通過借助于穩健估計器濾波所測量的頻率響應（1）來確定經濾波的頻率響應（4）；以及d）通過對每個單獨的頻率實現下列操作來修改所測量的頻率響應（1）：計算所述偏差和如果滿足在a）下確定的所述標準（5）則用相應的經濾波的信號（4）代替所測量的信號（1）。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.10.07 NO 201113621.一種用于步進頻率探地雷達的自適應地抑制干擾的方法，其中所述方法包括下面的步驟：a)確定頻率的所測量的信號(1)何時由相同頻率的經濾波的信號(4)代替的標準(5)，其中所述標準是基于被計算為在給定頻率的所測量的信號(1)和經濾波的信號(4)之間的復微分的絕對值的偏差的，其中所述標準(5)是下列項中的至少一個：-所述偏差大于偏差的規定百分比P，或-所述偏差大于中位偏差乘以因子K，其中所述中位偏差是偏差的中位數；b)通過使探地雷達以離散的頻率步進穿過期望帶寬并測量所接收的信號的信號強度和可選的相位來確定所測量的頻率響應；c)通過借助于穩健估計器濾波所測量的頻率響應來確定經濾波的頻率響應；以及d)通過對每個單獨的頻率實現下列操作來修改所測量的頻率響應：計算所述偏差和如果滿足在a)下確定的所述標準(5)則用相應的經濾波的信號(4)代替所測量的信號(1)。2.如權利要求1所述的方法，其中P具有在90％-95％的范圍內的值。3.如上述權利要求1或2所述的方法，其中K具有在3-5的范圍內的值。4.如上述權利要求1或2所述的方法，其中穩健估計器包括滑動中值濾波器。5.如權利要求4所述的方法，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：P·A·瓦藍德，
申請(專利權)人：三D雷達公司，
類型：發明
國別省市：挪威;NO