运用时间增益方法对 gprmax 模拟的探地雷达数据进行处理

运用时间增益方法对 gprmax 模拟的探地雷达数据进行处理

GPR 对地下进行探测时，随着电磁信号向下传播，雷达信号的幅值往往衰减很快。与浅层目标的回波相比，深层回波信号的幅度很小。这些信号需要经过校正处理后才能同时显示出来，即对快速衰减的深层回波信号进行补偿处理。对时变幅度进行补偿在GPR应用中被称为时间增益或距离增益。

一、时间增益效果

GPR 应用非常广泛，其信号衰减也变化很大。在某些低损耗探测环境中，探测深度可达数十米。而在某些高损耗环境中，探测深度甚至不到一米。GPR 数据的读取和显示需要和当时的探测环境相一致。

1、原始的 GPR 图像

用gprMax模拟的地下空洞异常的图像。

由于电磁波衰减变化很大，从图中只能看到很模糊的双曲线。

2、时间增益后的 GPR 图像

对原始数据进行时间增益，结果如下

此图像比原始图像更加直观，反射双曲线清晰可见。

3、时间增益函数

运用时间增益对 GPR 数据进行校准的方法有多种。关键是需要基于先验的物理模型来确定时间增益函数，而不是任意选择某个函数进行校准，这样才可能使得人为产生的干扰信号最小。

时间增益处理是非线性的。从上面两幅图看出经过时间增益处理后，信号形式明显发生了改变。

一般地，电磁波能量变化服从指数变化的规律，因此，时间增益函数选择指数增益形式：
  y = a x − 0.5 \ y = a^{x} -0.5