發(fā)布時(shí)間：2020-12-12 23:00

　　探地雷達(dá),也叫做地表穿透雷達(dá)（GPR）,是利用電磁波在不同介質(zhì)之間的傳播規(guī)律,對(duì)地下環(huán)境進(jìn)行參數(shù)反演、成像、檢測(cè)、識(shí)別的一種現(xiàn)代無(wú)損的對(duì)地探測(cè)技術(shù)。與對(duì)空雷達(dá)不同,在探地雷達(dá)的探測(cè)環(huán)境中,對(duì)象常為各種土壤、公路材料、水等,不僅不同類型的材料的電磁特性相差很大,而且在同一物質(zhì)中,其電磁特性也隨著外界空氣濕度、溫度等影響而改變。由于電磁特性決定了波場(chǎng)傳播的速度,波速作為GPR成像的重要參數(shù)之一,決定了其聚焦能力的好壞。在常見的波速估計(jì)算法中,往往對(duì)于剖面法探測(cè)的GPR進(jìn)行設(shè)計(jì)的很少。另一方面,在很多工作環(huán)境中,如公路、橋梁、甚至是月壤都是層狀介質(zhì)結(jié)構(gòu),這給波速估計(jì)、成像算法提出了更高的要求。本文針對(duì)分層介質(zhì)環(huán)境,對(duì)剖面法進(jìn)行探測(cè)的GPR的波速估計(jì)、成像算法進(jìn)行研究。由于GPR原始回波中包含了強(qiáng)烈的地表反射波,和來(lái)自系統(tǒng)及環(huán)境的噪聲,本文首先對(duì)其回波數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。為后處理提供了良好的回波數(shù)據(jù)后,利用圖像熵和頻率-波數(shù)域（F-K）偏移結(jié)合的算法,從單層介質(zhì)出發(fā)進(jìn)行波速估計(jì),再對(duì)F-K算法進(jìn)行改進(jìn),提出了可以進(jìn)行下層介質(zhì)估計(jì)的分層介質(zhì)波速估計(jì)算法。由于后向投影（BP）算法模型簡(jiǎn)單、可移植性強(qiáng),... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

A-scan數(shù)據(jù)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-10-圖2-2A-scan數(shù)據(jù)圖2-3B-scan數(shù)據(jù)2.2.2電磁波的傳播特性電磁波的傳播規(guī)律可由Maxwell方程組[59]進(jìn)行準(zhǔn)確表達(dá)。式(2-1)~式(2-4)表示了電磁場(chǎng)量之間的依賴關(guān)系。其中t代表時(shí)間(s)，E和B分別是電場(chǎng)(A/m)和磁感應(yīng)強(qiáng)度(V/m)，代表磁場(chǎng)強(qiáng)度是電荷密度()3C/m，D是電位移()2C/m。BEt=(2-1)DHJt=+(2-2)B=0(2-3)D=(2-4)在自然界中大部分介質(zhì)都不是完全均勻、各向同性的，但是在環(huán)境不是特別惡劣的條件下，我們可以將介質(zhì)看作是近似均勻和各向同性的理想條件，本構(gòu)關(guān)系為：J=E(2-5)D=E(2-6)BH=(2-7)其中是電導(dǎo)率(S/m)，是磁導(dǎo)率(H/m)，是介電常數(shù)(F/m)。故我們可以簡(jiǎn)化Maxwell方程組如公式(2-8)~(2-11)所示。稱為在各向同性且均勻的介質(zhì)下限定式的Maxwell方程組[60]。HEt=(2-8)EHJt=+(2-9)(H)=0(2-10)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-14-1)必要命令：模型大小和離散化參數(shù)；2)常規(guī)命令：對(duì)模型的細(xì)節(jié)控制；3)材料命令：設(shè)置材料的電磁特性參數(shù)；4)對(duì)象構(gòu)建：用于描述工作場(chǎng)景及目標(biāo)的幾何形狀；5)天線源設(shè)置：設(shè)置天線參數(shù)、位置及步長(zhǎng)等；6)PML命令：對(duì)吸收邊界進(jìn)行設(shè)置的高級(jí)命令。在本論文中，將實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模型的正演仿真，由于篇幅限制將示例其中一個(gè)模型的輸入文件，如下表2-2所示：表2-2模型.in文件示例命令類型命令語(yǔ)句必要命令#domain:2.50.0021.5#dx_dy_dz:0.0020.0020.002#time_window:12e-9材料命令#material:501.10my_sand天線源設(shè)置#waveform:ricker11.5e9my_ricker#hertzian_dipole:y0.16201.42my_ricker#rx:0.16201.42#src_steps:0.0200#rx_steps:0.0200對(duì)象構(gòu)建#box:0002.50.0021.4my_sand#cylinder:0.6010.60.00210.04pec#cylinder:1.601.251.60.0021.250.02pec#geometry_view:0002.50.0021.50.0020.0020.002onen由命令可以看出，模型區(qū)域是2.50.0021.5(m)的一個(gè)三維區(qū)域，離散化步長(zhǎng)為0.002m,其中PML吸收邊界默認(rèn)為十個(gè)步長(zhǎng)值，時(shí)間窗為12ns，設(shè)置了一個(gè)材料：相對(duì)介電常數(shù)為5的沙子，系統(tǒng)內(nèi)置金屬材料因此不必設(shè)置。圖2-4雷克子波關(guān)于天線方面，收發(fā)天線均為點(diǎn)源，發(fā)射信號(hào)為1.5MHz的雷克子波，如圖2-4所示，是探地雷達(dá)常用的脈沖信號(hào)，收發(fā)天線在同一位置，同時(shí)向前移動(dòng)，步長(zhǎng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于共中心點(diǎn)道集約束的探地雷達(dá)波阻抗反演[J]. 戴前偉,寧曉斌,張彬.  煤田地質(zhì)與勘探. 2020(03)
[2]高密度電阻率法和探地雷達(dá)在北京市延慶區(qū)泥石流災(zāi)害勘查中的應(yīng)用[J]. 李英賓,張占彬,宋振濤,李毅,孫永彬,張偉.  礦產(chǎn)勘查. 2020(04)
[3]基于馬氏距離模板特征的地雷目標(biāo)識(shí)別研究[J]. 王成浩,程丹丹.  物探與化探. 2019(04)
[4]探地雷達(dá)在水下考古中的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J]. 趙永輝,畢文達(dá),安聰,覃譚,胡書凡.  中國(guó)港口. 2019(S1)
[5]小波變換與SVD結(jié)合消除隨機(jī)噪聲的研究及應(yīng)用[J]. 宋林.  物探化探計(jì)算技術(shù). 2018(06)
[6]探地雷達(dá)信號(hào)雜波抑制[J]. 鄭俊,劉婉萍,馬念茹,陳曉亮.  電子測(cè)量技術(shù). 2018(21)
[7]探地雷達(dá)在道路結(jié)構(gòu)層厚度檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 胡艷杰,余湘娟,高磊,韓學(xué)武,邢歡歡.  河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(04)
[8]低頻探地雷達(dá)探測(cè)凍土帶天然氣水合物正演模擬研究[J]. 白大為,杜炳銳,方慧,張鵬輝,仇根根,裴發(fā)根,何梅興.  物探與化探. 2017(06)
[9]地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在水工隧洞檢測(cè)中的應(yīng)用[J]. 李焱,鄒晨陽(yáng).  江西水利科技. 2017(05)
[10]基于信息熵特征的超寬帶探地雷達(dá)快速BP成像算法[J]. 程生見,歐陽(yáng)繕,廖桂生.  桂林電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(05)

博士論文
[1]探月雷達(dá)方法技術(shù)研究及嫦娥三號(hào)雷達(dá)數(shù)據(jù)解釋[D]. 張領(lǐng).吉林大學(xué) 2019
[2]探地雷達(dá)信號(hào)分辨率提高方法研究[D]. 張麗麗.吉林大學(xué) 2012
[3]探地雷達(dá)成像技術(shù)研究[D]. 周琳.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]車載GPR數(shù)據(jù)合成孔徑聚焦成像技術(shù)研究[D]. 熊洪強(qiáng).西南交通大學(xué) 2018
[2]探地雷達(dá)信號(hào)預(yù)處理及成像技術(shù)[D]. 王亞梁.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]基于HOUGH變換的林木根系探地雷達(dá)圖像處理與波速估計(jì)[D]. 楊鑫.東北林業(yè)大學(xué) 2014
[4]探地雷達(dá)中的逆時(shí)偏移及速度估計(jì)[D]. 張彬.中南大學(xué) 2010
[5]有耗色散地質(zhì)介質(zhì)中的GPR脈沖傳播研究[D]. 李慶偉.成都理工大學(xué) 2008
[6]有限差分法探地雷達(dá)波動(dòng)方程偏移[D]. 李廣場(chǎng).河海大學(xué) 2004



本文編號(hào)：2913425