煤層超前探測(cè)中的探地雷達(dá)信號(hào)處理.pdf

1、在煤炭開采時(shí)，由于煤層中可能包含地下水或瓦斯腔體，若發(fā)生災(zāi)害，將會(huì)嚴(yán)重威脅礦工和設(shè)備的安全，在工作面現(xiàn)場(chǎng)使用探地雷達(dá)進(jìn)行超前探測(cè)，則能預(yù)先判斷開采中可能出現(xiàn)的災(zāi)害隱患，具有重要的研究意義。
　　根據(jù)煤層介質(zhì)特點(diǎn)，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(diǎn)，通過分析調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）探地雷達(dá)的工作原理，推導(dǎo)出用于單個(gè)目標(biāo)探測(cè)時(shí)的定位目標(biāo)公式；根據(jù)探地雷達(dá)信號(hào)的傳遞方程，通過分析FMCW探地雷達(dá)

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(cè)距離相矛盾，通過對(duì)探地雷達(dá)發(fā)射信號(hào)功率與最大探測(cè)深度的關(guān)系仿真，得出降低頻率是有效增大探測(cè)距離或降低發(fā)射功率的技術(shù)手段。
　　根據(jù)探地雷達(dá)應(yīng)用于煤層超前探測(cè)時(shí)的兩大主要任務(wù)——目標(biāo)的定位與識(shí)別，進(jìn)行了基于多重信號(hào)分類（MUSIC）算法的目標(biāo)介質(zhì)定位研究和基于回波場(chǎng)強(qiáng)的目標(biāo)介質(zhì)識(shí)別研究。通過分析FMCW探地雷達(dá)信號(hào)特征，選擇MUSIC算法處理回波信號(hào)，仿真結(jié)果表明

3、，對(duì)于非相關(guān)信號(hào)，信號(hào)長度越長、接收信號(hào)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(dāng)歸一化頻率間隔在(3-4)π/100之間時(shí)，該算法適用于多信號(hào)的識(shí)別。而對(duì)于相關(guān)信號(hào)，MUSIC算法性能變得很壞，為此提出了一種基于相關(guān)信號(hào)處理的改進(jìn)型MUSIC算法，仿真結(jié)果表明，改進(jìn)后的MUSIC算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)信號(hào)的準(zhǔn)確估計(jì)，達(dá)到目標(biāo)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(xiǎn)源的物質(zhì)種類，推導(dǎo)出煤層中不同介質(zhì)的損耗