采用短时傅里叶变换的铁路车载探地雷达数据解译方法

朱军涛 1; 廖红建 1; 谢勇勇 1; 昝月稳 2

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采用短时傅里叶变换的铁路车载探地雷达数据解译方法

更新时间：2025-07-09

- 采用短时傅里叶变换的铁路车载探地雷达数据解译方法
- Data Interpretation of Ground-Penetrating Radar(GPR)via Short-Time Fourier Transform for Railway Track Detection
- 西安交通大学学报 2012年46卷第7期页码：108-114
- 作者机构：
  
  西安交通大学土木工程系,西安,710049
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  : 2011-11-10. 作者简介: 朱军涛(1987-),男,硕士生;廖红建(通信作者),女,教授,博士生导师. 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41172276,50979087)
- DOI：
  中图分类号： U216.4
- 网络首发：2012-07-10，
  
  纸质出版：2012
- 稿件说明：
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朱军涛 1, 廖红建 1, 谢勇勇 1, 等. 采用短时傅里叶变换的铁路车载探地雷达数据解译方法[J]. 西安交通大学学报, 2012,46(7):108-114.

Data Interpretation of Ground-Penetrating Radar(GPR)via Short-Time Fourier Transform for Railway Track Detection[J]. 2012, 46(7): 108-114.
朱军涛 1, 廖红建 1, 谢勇勇 1, 等. 采用短时傅里叶变换的铁路车载探地雷达数据解译方法[J]. 西安交通大学学报, 2012,46(7):108-114. DOI：

Data Interpretation of Ground-Penetrating Radar(GPR)via Short-Time Fourier Transform for Railway Track Detection[J]. 2012, 46(7): 108-114. DOI：

摘要

为了更好地实现探地雷达(GPR)在铁路路基检测中的应用

寻求一种用于识别路基不同病害特征的有效方法

克服传统人工解译方法的低效率和主观性

选取大同-准格尔铁路线中典型的雷达实测图像

采用短时傅里叶变换(STFT)方法

通过对信号进行时域和频域分析

确定合适的窗函数类型和长度

得到一组可用于对不同铁路路基病害进行分类的时频域图像

分析表明

图中不同深度处的能量分布特性与实际路基情况相符.然后

通过对图像形态特征的分析

得到一组典型的特征参数值

研究了不同目标信号在该特征参数空间的聚类特征

并将STFT方法与Welch功率谱估计法、时域局部能量法的计算结果进行了对比分析

结果证明STFT方法具有优越性

可以作为GPR数据分类的基础.

Abstract

To make sure the wide applications of ground-penetrating radar(GPR)to railway roadbed inspection

an efficient method for recognizing different signal types gets necessary to overcome the low efficiency and subjectivity of the conventional artificial interpretation. Taking actual GPR data from Datong-Zhungeer railway as the example and analyzing the signals in time-domain and frequency-domain by short-time Fourier transform(STFT)

an appropriate window function with suitable type and length is deduced to obtain a set of time-frequency patterns for classification. The energy distributions in different depths of the patterns coincide with the corresponding ground truth. The classification

which focuses on the sample collection from samples of different signal types

is performed to investigate the clustering result by a selected planar eigenvectors. Compared with the conventional methods

such as the target recognition methods based on Welch algorithm or local energy analysis in time domain

the advantages of STFT for GPR data interpretation are demonstrated.

关键词

Keywords

references

昝月稳,张安学,小田义野.铁路路基状态检查车的研制及应用[J].路基工程, 2007(5): 30-31.

李建勋,郑军庭. 超宽带探地雷达自动目标识别研究[J].电波科学学报, 2005, 20(4): 535-540.

LI Janxun, ZHENG Junting. Automatic target recognition for ultra-wideband ground-penetrating radar [J]. Chinese Journal of Radio Science, 2007, 20(4): 535-540.

谢勇勇,廖红建,昝月稳.探地雷达检测铁路路基病害的二维正演模拟[J].浙江大学学报:工学版, 2010, 44(10): 1907-1911.

XIE Yongyong, LIAO Hongjian, ZAN Yuewen. Two dimensional forward simulation of railway roadbed disease based on ground penetrating radar technique [J]. Journal of Zhejiang University: Engineering Science, 2005, 44(10): 1907-1911.

昝月稳,章锡元,张安学.铁路路基检查车的研究[J].铁道工程学报, 2007(9): 17-21.

ZAN Yuewen, ZHANG Xiyuan, ZHANG Anxue. Research on railway subgrade inspection car [J]. Journal of Railway Engineering Society, 2007(9): 17-21.

CLARK M, GORDON M, FORDE M C. Issues over high-speed non-invasive monitoring of railway track bed [J]. NDT E International, 2004, 37(2): 131-139.

SILVAST M, LEVOMAKI M, NURMIKOLU A, et al. NDT techniques in railway structure analysis [C/OL]∥Proceedings of the 7th World Congress on Railway Research, Montreal, Canada, June 4-8, 2006. [2011-05-01]. http:∥dspace.cc.tut.fi/dpub/handle/123456789/12987.

张永山, 张丹.一种探地雷达回波信号的非平稳特性分析方法[J].电子测试, 2011(8): 26-28.

ZHANG Yongshan, ZHANG Dan. Ground penetrating radar signal echo analysis of non-stationarity [J]. Electronic Test, 2011(8): 26-28.

AL-QADI I L, LAHOUAR S. Data analysis techniques for GPR used for assessing railroad ballast in high radio-frequency environment [J]. Materials Evaluation Journal, 2010, 63(9): 921-925.

AL-QADI I L, XIE Wei, JONES D L, et al. Development of a time-frequency approach to quantify railroad ballast fouling condition using ultra-wide band ground-penetrating radar data [J]. International Journal of Pavement Engineering, 2010, 11(4): 269-279.

樊新海, 安钢, 邱绵浩.基于Welch 法的一种目标识别方法[J].华北工学院测试技术学报, 2001, 15(1): 26-31.

FAN Xinhai, AN Gang, QIU Mianhao. A method of target recognition based on Welch arithmetic [J]. Journal of Test and Measurement Technology, 2001, 15(1): 26-31.

廖立坚,杨新安,丁春林. 铁路路基雷达探测图像的自动解释技术研究[J]. 土木工程学报, 2009, 42(6): 102-108.

LIAO Lijian, YANG Xin'an, DING Chunlin. Technique for automatic interpretation of GPR images of railroad subgrades [J]. China Civil Engineering Journal, 2009, 42(6): 102-108.

廖立坚,杨新安,杜攀峰. 铁路路基雷达探测数据的处理[J].中国铁道科学, 2008, 29(3): 18-25.

LIAO Lijian, YANG Xin'an, DU Panfeng. Processing GPR detection data of railway subgrade [J]. China Railway Science, 2008, 29(3): 18-25.

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