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Time-Delay Estimation for Ground Penetrating Radar Using ESPRIT With Improved Spatial Smoothing Technique

机译：基于ESPRIT的改进空间平滑技术的探地雷达时延估计

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Estimating the time delays of buried target echoes is particularly important for the application of ground penetrating radar (GPR). Due to its smaller computational burden, the estimation of signal parameters via rotational invariance technique (ESPRIT) is preferred to process the buried target echoes in the frequency domain and to obtain the accurate super-resolution time delays. In this letter, we give an in-depth analysis of the essential preprocessing steps for the application of ESPRIT to practical GPR measurement data. In particular, an improved spatial smoothing method is adopted to construct the correlation matrix for the robustness of the time-delay estimation result. The effectiveness of the algorithm is verified by the synthetic data from a horizontally stratified medium model using the finite-difference time-domain method, which explicitly takes into account surface scattering for a more realistic scenario.
机译：估计掩埋目标回波的时延对于探地雷达（GPR）的应用尤其重要。由于其较小的计算负担，因此首选通过旋转不变技术（ESPRIT）估计信号参数，以在频域中处理掩埋的目标回波并获得准确的超分辨率时间延迟。在这封信中，我们对将ESPRIT应用于实际GPR测量数据的基本预处理步骤进行了深入分析。特别地，为了时延估计结果的鲁棒性，采用改进的空间平滑方法来构造相关矩阵。使用有限差分时域方法，通过水平分层介质模型中的合成数据验证了算法的有效性，该方法明确考虑了表面散射，以实现更现实的场景。

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