煤層超前探測中的探地雷達信號處理.pdf

1、在煤炭開采時，由于煤層中可能包含地下水或瓦斯腔體，若發(fā)生災害，將會嚴重威脅礦工和設(shè)備的安全，在工作面現(xiàn)場使用探地雷達進行超前探測，則能預先判斷開采中可能出現(xiàn)的災害隱患，具有重要的研究意義。
　　根據(jù)煤層介質(zhì)特點，通過分析電磁波在煤層介質(zhì)中的吸收衰減和反射衰減,得到電磁波傳播過程中的損耗特點，通過分析調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）探地雷達的工作原理，推導出用于單個目標探測時的定位目標公式；根據(jù)探地雷達信號的傳遞方程，通過分析FMCW探地雷達

2、頻率增量與距離分辨率及最大不模糊距離的關(guān)系式，得出距離分辨率與最大探測距離相矛盾，通過對探地雷達發(fā)射信號功率與最大探測深度的關(guān)系仿真，得出降低頻率是有效增大探測距離或降低發(fā)射功率的技術(shù)手段。
　　根據(jù)探地雷達應用于煤層超前探測時的兩大主要任務——目標的定位與識別，進行了基于多重信號分類（MUSIC）算法的目標介質(zhì)定位研究和基于回波場強的目標介質(zhì)識別研究。通過分析FMCW探地雷達信號特征，選擇MUSIC算法處理回波信號，仿真結(jié)果表明

3、，對于非相關(guān)信號，信號長度越長、接收信號的信噪比越大、接收天線的陣元數(shù)越多，算法的分辨率就越高，當歸一化頻率間隔在(3-4)π/100之間時，該算法適用于多信號的識別。而對于相關(guān)信號，MUSIC算法性能變得很壞，為此提出了一種基于相關(guān)信號處理的改進型MUSIC算法，仿真結(jié)果表明，改進后的MUSIC算法可以實現(xiàn)對相關(guān)信號的準確估計，達到目標定位的目的。通過分析電磁波在煤層中的損耗特征，結(jié)合煤層中危險源的物質(zhì)種類，推導出煤層中不同介質(zhì)的損耗