Повышение разрешения сигналов георадиолокационной трассы и объединение результатов обработки

В состав программного комплекса ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ входит стандартный набор методов редактирования и обработки георадиолокационных данных, применяемых в профессиональном программном обеспечении. 

Наряду со стандартными методами, в программном комплексе реализованы специализированные алгоритмы, разработанные для ГЕОРАДАР-ЭКСПЕРТ. Данные алгоритмы обеспечивают повышение разрешающей способности сигналов георадиолокационных профилей и эффективное подавление сложных видов помех. 

Повышение разрешения сигналов с помощью вейвлет-преобразования 
Разрешающая способность сигналов георадиолокационной трассы определяется частотными характеристиками антенны и передающе-приёмного тракта георадара, которые формируют эффективную полосу частот и, соответственно, эффективную длительность зондирующего импульса. Вейвлет-преобразование позволяет повысить разрешение сигналов на этапе камеральной обработки за счёт адаптивного выделения и усиления высокочастотных компонент. 

При вейвлет-преобразовании георадиолокационная трасса представляется в виде набора волновых компонент - вейвлетов, локализованных во времени и по частоте, близких по виду к зондирующему импульсу. Каждая компонента характеризует вклад определённого диапазона частот на соответствующем интервале временной оси. В результате формируется двумерное представление «время–уровень разложения», в котором уровни разложения соответствуют различным диапазонам частот. 

Исключение низкочастотных уровней разложения с последующим восстановлением сигнала приводит к уменьшению длительности отражений и повышению чёткости границ раздела сред на георадиолокационном профиле. Побочные осцилляции при этом, как правило, выражены слабее, поскольку преобразование и фильтрация выполняются локально по времени, в отличие от классической частотной фильтрации на основе преобразования Фурье. 

На рисунке ниже представлен георадиолокационный профиль, полученный георадаром с частотой 400 МГц при исследовании автомобильной дороги в продольном направлении и результат вейвлет-преобразования этого профиля.

Результаты применения метода демонстрируют улучшенную временную локализацию отражений от слоёв дорожной конструкции по сравнению как с исходными данными, так и с результатами обработки методом вейвлет-преобразования. Нижняя граница асфальтобетонного покрытия, положение которой в конечной части профиля составляет 0.2 м, уверенно прослеживается на всём его протяжении. На рисунке слева представлен частотный спектр сигналов исходного профиля, справа — спектр после обработки. В результате использования метода B-Detector наблюдается значительное увеличение ширины спектра сигналов и центральной частоты, значение которой возросло в 4.7 раза — с 273 МГц до 1283 МГц.

На результирующем профиле достигается оптимальная визуализация границ слоёв дорожной конструкции: слоя асфальтового покрытия, щебёночного и песчаного слоёв. Функция объединения также может применяться при обработке и интерпретации данных многоканального георадара, при котором за один проход несколькими антеннами регистрируются несколько профилей.