收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于射线理论的探地雷达信号仿真方法

李峰  
【摘要】: 探地雷达(简称GPR)是一种高效的地下介质无损检测方法,它通过发射高频电磁脉冲波,利用地下介质电性参数的差异,根据回波的振幅、波形和频率等运动学和动力学特征来分析和推断介质结构和物性特征,具有探测速度快、非破坏性、分辨率高、可进行数据实时成像处理等优点,在水文、工程、环境等领域已取得广泛的应用。而探地雷达的数值模拟是整个雷达成像方法的关键。对雷达图像作数值模拟,有助于加深对雷达反射剖面特征的认识,为实测雷达剖面的解释提供依据,这也是探地雷达技术中的一个难点。本文针对探地雷达的数值模拟问题进行了详细研究,在射线理论的基础上研究了用于探地雷达信号合成的射线追踪数值计算方法,编制了相应的计算程序,进行了计算机仿真模拟,主要成果有: 在经典最短路径射线追踪算法基础上,提出了基于波前扩展的网络射线追踪方法。将节点慢度分布在计算单元格角点上,采用双线性插值公式获得任一点的慢度值,使模型更接近真实情况;推导了基于Fermat原理的旅行时插值公式,提高了算法的计算精度;针对算法的计算效率问题,提出了基于最小二叉堆数据结构的优化方案,降低了算法的时间复杂度,提高了算法的计算效率;算法避免了直接采用Snell定律求解介质反射面上反射点时的复杂计算过程,仿真实例表明基于波前扩展的网络射线追踪方法兼顾了精度和效率,适应性强,一次计算可以同时求出任意几何形状的同一反射面上所有的反射点,这是别的射线追踪方法难以做到的。 提出了基于波前扩展射线追踪的探地雷达数值模拟方法,解决了不规则反射面上的反射点及反射路径确定问题:采用最小二乘法,对求取的最小旅行时时间序列进行曲线拟合,将拟合曲线的极值点作为真实反射点,提高了反射点求解精度;采用平滑滤波方法处理由于计算误差产生的信号噪声,即时间曲线上的毛刺,剔除了畸变点,解决了反射点误判问题。数值模拟计算研究了介质电性参数及观测系统对探地雷达合成记录的影响规律,给出了合成信号振幅的具体计算方法,模拟了复杂有耗介质中的GPR信号合成记录,考察了电磁波传播规律以及电磁衰减对最终合成记录的影响。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张永山;张丹;李剑;张波涛;李闯泽;;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年08期
2 韩凯;秦晓萍;;多通道探地雷达成像技术分析[J];企业技术开发;2011年16期
3 申家全;闫怀志;胡昌振;;探地雷达目标检测中的离散余弦变换方法[J];仪器仪表学报;2011年06期
4 吴宝杰;黄林伟;黄云勇;;探地雷达在地下室底板质量检测中的应用研究[J];浙江建筑;2011年07期
5 林森;;探地雷达在市政道路质量安全检测中的应用[J];广东土木与建筑;2011年06期
6 梁栋;;傅里叶有限差分偏移在探地雷达数据处理中的应用[J];河南科技;2011年12期
7 高翔;姬光荣;姬婷婷;王群;;基于探测过程建模的探地雷达多目标识别[J];电波科学学报;2011年03期
8 申家全;闫怀志;胡昌振;;基于图像熵的探地雷达杂波抑制效果评价[J];电波科学学报;2011年02期
9 孟美丽;;雷达回波波幅推求介电常数的误差分析与提高精度方法研究[J];路基工程;2011年04期
10 方宁;王帅雷;王谷;汪陶胜;;基于GRECO和射线追踪的介质散射特性计算[J];北京航空航天大学学报;2011年06期
11 ;雷达[J];中国无线电电子学文摘;2011年03期
12 郭小凤;曾光宇;石立剑;;地质雷达在隧道掌子面超前预报中的应用及实例[J];电子测试;2011年08期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何茂兵;孙波;杨亚新;焦克勤;;探地雷达在冰川学中的应用研究:以天山1号冰川为例[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
2 方广有;;探地雷达(GPR)原理、现状与展望[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
3 于景兰;王春和;李海涛;;国产探地雷达的应用实例分析[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
4 何现启;朱自强;;几种探地雷达技术的比较与分析[A];当代矿山地质地球物理新进展[C];2004年
5 杨天春;易伟建;吕绍林;朱自强;伍永贵;;探地雷达在钢筋结构检测中的应用[A];当代矿山地质地球物理新进展[C];2004年
6 殷勇;朱大奎;王颖;葛晨东;I.Peter Martini;;海南岛东部博鳌地区沙坝-泻湖沉积体系演化及探地雷达(GPR)的应用[A];2001年全国沉积学大会摘要论文集[C];2001年
7 于景兰;;国内探地雷达的应用与发展[A];资源、环境与工程电法勘探方法技术交流会论文集[C];2003年
8 李鹏;;钢筋混凝土的探地雷达法检测[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2004年
9 冯彦谦;王银;;探地雷达在铁路挡土墙质量检测中的应用[A];中国地球物理·2009[C];2009年
10 单娜琳;程志平;;探地雷达记录中干扰波的识别[A];1995年中国地球物理学会第十一届学术年会论文集[C];1995年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王萍;探地雷达检测土壤紧实性的实验研究和信号反演[D];中国矿业大学(北京);2010年
2 何瑞珍;探地雷达检测土壤物化质量的关键技术研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
3 邹爱民;低频段脉冲探地雷达技术研究[D];吉林大学;2011年
4 张丽丽;探地雷达信号分辨率提高方法研究[D];吉林大学;2012年
5 史凌峰;探地雷达检测中的关键技术研究[D];西安电子科技大学;2008年
6 高翔;浅埋地层探地雷达信号处理与目标识别研究[D];中国海洋大学;2011年
7 李太全;探地雷达天线系统的设计、实现与优化[D];武汉大学;2004年
8 孔令讲;浅地层探地雷达信号处理算法的研究[D];电子科技大学;2003年
9 黄玲;多输入多输出探地雷达方法研究[D];吉林大学;2010年
10 舒志乐;隧道衬砌内空洞探地雷达探测正反演研究[D];重庆大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王道平;探地雷达的时域仿真方法研究[D];安徽大学;2010年
2 屈义萍;冲击脉冲探地雷达发射与接收电路的设计[D];沈阳航空工业学院;2010年
3 周飞;仓外探测小麦密度及数量的反演研究[D];河南工业大学;2010年
4 张强;基于探地雷达的高速公路厚度自动检测算法研究及软件实现[D];南昌大学;2010年
5 李鹏;探地雷达数据采集和显示的实现[D];电子科技大学;2004年
6 魏剑涛;探地雷达的分析和研究[D];大连理工大学;2000年
7 刘康;基于MATLAB的探地雷达数据处理研究及软件开发[D];中国地质大学(北京);2011年
8 胡晓;基于分层媒质内部反射的探地雷达信号处理方法研究[D];广东工业大学;2011年
9 李丽丽;全极化探地雷达采集系统及校准技术初探[D];吉林大学;2010年
10 王富明;探地雷达的FDTD建模与仿真[D];南昌大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张基军;北京:国产探地雷达首次“探路”[N];中国交通报;2004年
2 胡左;深层探地雷达可见百米地下[N];中国技术市场报;2010年
3 记者 胡左;我自主知识产权探地雷达可见百米地下[N];科技日报;2010年
4 记者 罗源源;探地雷达 给道路“做B超”[N];首都建设报;2011年
5 王锦榕;探地雷达服务福建地灾评估[N];地质勘查导报;2008年
6 记者 李宇;燕大师生接触世界领先科技[N];秦皇岛日报;2007年
7 本报记者 金晓玲;看!“探地雷达”这样探路[N];辽宁日报;2009年
8 记者 许晓岚;能给地球做CT的深层探地雷达问世[N];内蒙古日报(汉);2010年
9 通讯员  王利军 俞凌枫 实习生 潘振华 记者  唐斌;杭州有了路面探地雷达[N];杭州日报;2006年
10 高雪鹏;稀有含水晶陨石出土,探地雷达立奇功[N];新华每日电讯;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978