《鐵路路基病害檢測雷達信號的雜波抑制及時頻譜成像》是依託中南大學，由肖建平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鐵路路基病害檢測雷達信號的雜波抑制及時頻譜成像
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：肖建平
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鐵路路基病害影響路基穩定，危脅行車安全，開展快速高效探測方法的研究對實現病害檢測常態化具有重要意義。國內外對車載探地雷達用於路基檢測的理論與技術開展了相關研究，但由於鐵路路基檢測要求兼顧探測解析度和深度、軌枕及高頻雜波干擾嚴重、數據量大不便於病害解譯等問題制約了車載雷達的套用。本課題擬針對多通道多頻車載雷達信號的特點，開展雷達信號的物理模擬及數值模擬，研究噪聲來源及特點，對軌枕強幹擾進行識別與壓制；開展雷達信號的時頻譜分析，獲得雷達信號有效頻帶範圍內任意頻率的頻率切片；研究時頻域雜波抑制函式實現雜波抑制；對雷達頻率切片信號轉換成頻譜矩陣，根據RGB成像原理進行矩陣變換，獲得RGB分量矩陣。通過一系列的雷達信號處理，將多通道多頻雷達採樣信號進行雜波抑制及時頻譜成像後獲得一幅信噪比高，易於判讀的RGB圖像。所涉及的信號處理算法由物理模擬和數值模擬信號驗證。研究成果具有重要的理論創新和實用價值。
結題摘要
近十多年來，我國鐵路路網規模與質量均處於高速發展時期。鐵路的安全運營是保障人民生命財產安全及社會和諧發展的基礎，及時發現鐵路路基病害、治理路基安全隱患、維持鐵路路基的穩定是鐵路安全運營的前提條件。探地雷達作為一種高效、無損的檢測手段，相比其他檢測方法有明顯優勢，但由於鐵路檢測的工作環境對探地雷達而言是一種強電磁干擾環境，路基檢測雷達信號處理與路基病害微弱信號的提取已成為探地雷達在鐵路路基病害檢測套用中的最主要瓶頸問題。 本項目主要針對鐵路路基雷達檢測信號模擬仿真、強幹擾的來源及其頻譜特徵分析與壓制算法、雷達信號處理及病害識別等方面開展了系統研究。在鐵路路基病害檢測雷達信號雜波的抑制及多頻多通帶雷達信號融合方面取得了重要進展。雜波抑制方面提出了兩種方法，其一提出了多通帶濾波算法壓制周期性噪聲干擾，該方法已採用鐵路路基模擬信號及實測信號的驗證，周期性噪聲得到明顯壓制，該方法可推廣套用於隧道襯砌病害檢測及混凝土構件的缺陷檢測的雷達信號處理；其二是採用EMD分解並選取需要的固有模態函式進行合成，在鐵路路基病害檢測雷達信號中強幹擾的壓制及微弱信號的提取中取得良好套用效果。在多頻多通帶雷達信號融合方面提出了兩種信號融合途徑，其一是在S域對高、低頻雷達信號或多頻雷達信號進行合成，在鐵路路基淺部探測有較高的解析度且能探測到路基深部較大病害異常；其二是提出了確定性反褶積外推法將高、低頻信號融合，處理結果將兼顧高解析度與大勘探深度的要求，提高探地雷達的對鐵路路基病害的勘探能力。本項目經過四年的研究，達到了項目的預期目標，解決了鐵路路基檢測雷達信號中雜波抑制及多頻雷達信號融合的關鍵問題，相關的後續工作仍在進行，開闢了鐵路路基檢測雷達信號處理的新途徑，為探地雷達在鐵路路基檢測推廣套用奠定了基礎。
