Basamak Frekanslı Yere İşleyen Radar (GPR) için seyreklik tabanlı hızlı yer altı görüntüleme yöntemindeki problemlere çözümler

Abstract

Basamak Frekanslı Yere İşleyen Radarlar (SF-GPR) ile az sayıda rastgele frekans ölçümü gerektiren Sıkıştırılmış Algılama (CS) tabanlı görüntüleme yöntemi kullanılarak hedef uzayının görüntüsü oluşturulabilmektedir. Bu yöntem veri toplama zamanını fazlasıyla düşürmesine rağmen görüntülemede çok süre harcamaktadır. CS tabanlı görüntüleme yöntemine alternatif olarak daha hızlı bir yöntem olan Dik Eşleme Takibi (OMP) yöntemi önerilmiştir. OMP ile çok daha hızlı bir şekilde benzer görüntüler elde edilebilmiştir. Ayrıca, seyreklik tabanlı yeraltı görüntüleme yöntemleri yeryüzü yansımalarını toplanan GPR verisinden çıkartmamaktadır. Frekans düzleminde az ve rastgele ölçüm alındığı için yeryüzünden yansıyan sinyallerintoplanan GPR verisinden çıkartılması için kullanılan standart yöntemler direkt uygulanamamaktadır. Az ve rastgele ölçüm alındığı zaman yeryüzünden yansıyansinyalleri frekans alanında GPR verisinden çıkartabilen biryöntem geliştirilmiş ve bazı bilinen yöntemlerle performansıkarşılaştırılmıştır. Son olarak dalganın yeraltındaki gerçek hızı ile varsayılan yayılım hızı arasındaki uyumsuzluğun ve hedef pozisyonlarının ızgara noktalarında olmamasının CS tabanlı görüntüleme yönteminin performansına etkileri analiz edilmiş ve bazı olası çözümler önerilmiştir. Geliştirilen OMP tabanlı yöntemle hedef pozisyonlarının doğru şekilde bulunabildiği gösterilmiştir.

In Stepped Frequency Ground Penetrating Radars (GPR), an image of the target space can be constructed with making measurements at only a small number of randomfrequencies by Compressive Sensing (CS) based imaging method. Although this methodgreatly reduces the data acquisition time, it wastes time in imaging.Orthogonal Matching Pursuit (OMP) which is faster than CS based imaging methodis proposed as an alternative method. Similar results are obtained within much shorter times. Additionally, sparsity enhanced imaging methods do not removeground reflections. Standard methods can not be directly applicablefor removing the ground reflections because of randomand fewer number of measurements. A surface reflectionremoval method for random and fewer measurements isdeveloped and compared with standard ground reflection methods. Finally, the performanceof the CS based subsurface imaging methods are analyzed for the velocity mismatch and off-grid problems and possible solutions are discussed. It is shown that target positions could be find correctly with the developed OMP based method.