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《南昌大学》 2010年
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探地雷达的FDTD建模与仿真

王富明  
【摘要】:探地雷达是一种新型的电磁波探测设备。它具有检测速度快、轻便便携、对检测物无损伤、检测成本低、分辨率高等特点,因此广泛应用于交通基础设施、市政基础设施、军事和考古等领域。目前,在实际工程应用中,探地雷达还存在的问题是:(1)雷达图像解释的自动化程度还比较低,在很大程度上受到人为因素的影响;(2)GPR工作人员的经验获取需要大量的实际工程经验,而且培养周期过长。通过分析各种路面结构模型的正演结果,使用相应的技术对数据进行处理解释,可以积累根据路面雷达图像判别地下结构的经验;使用正演模拟技术还可以对大量的实验进行验证,可以在很大程度上提高探地雷达探测结果的准确性,提高探测效率和图像解释精度。 时域有限差分方法(Finite-Domain Finite-Time Method, FDTD)经过四十多年的发展,已经成为一种成熟的电磁数值计算方法,它计算精度非常高,具有一次时域计算代替频域上逐点计算的潜力。本文将基于时域有限差分法对高速公路基础设施进行建模,并进行一维、二维仿真,并对仿真结果进行处理。 主要研究内容如下: 1)基于MATLAB软件,编程实现探地雷达的FDTD一维仿真; 2)基于GprMax2D软件建立路基下有钢筋、空洞等目标体的雷达电磁波传播的二维高速公路路面结构的正演模拟;通过F-K偏移算法处理二维图像来显示目标体的位置。 3)使用软件GprMax3D建立三维桥梁桥面结构的正演模拟。用matlab处理三维数据,对其实现三维可视化显示,使结果清晰、直观的表现出来。 结果表明,使用软件GprMax2D进行正演模拟,所得典型形状的障碍物的正演数值模拟图像,能较清晰的反映各自所成像的特征,为建立一些典型形状物体的图像数据库打下了基础,为今后进一步对复杂探地雷达图像的解释和识别提供了经验和依据。
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN959.71

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 吴凯滨;浅地层探地雷达合成孔径成像应用研究[D];华南理工大学;2012年
2 张辉;地质雷达在加油站渗漏污染监测中的应用研究[D];东华大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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3 邓小英;李月;;Ricker子波核最小二乘支持向量机在地震勘探信号去噪应用中的参数设置研究[J];地球物理学进展;2007年03期
4 周奇才;李炳杰;郑宇轩;何自强;;基于GPRMax2D的探地雷达图像正演模拟[J];工程地球物理学报;2008年04期
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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2 刘俊;路面雷达电磁波的二维时域有限差分法模拟及应用研究[D];郑州大学;2006年
3 周美丽;探地雷达的FDTD建模与仿真[D];延安大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 王建永;陆雪平;杨建设;陈秉岩;;一种新的角点和边棱处理方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年02期
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7 陈鑫;胡军;;电磁脉冲对埋地电缆耦合的FDTD仿真分析[J];安全与电磁兼容;2006年06期
8 曾繁春;陈加清;梁妙元;王盼;;冲击泄流时接地体周围电势分布的FDTD分析[J];安全与电磁兼容;2010年01期
9 金亦然;;硬同轴电缆过渡器的仿真设计[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2007年03期
10 罗朝明;孙军强;刘靖;;二维非线性光子晶体波导全光开关[J];半导体光电;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴琼;;人工神经网络在基片集成波导滤波器设计中的应用[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
2 谭林;周东平;;非接触式IC卡与读卡机具之间兼容性问题解决方法探讨[A];中国电子学会可靠性分会第十三届学术年会论文选[C];2006年
3 曹明;于小利;罗中涌;公勋;章德;;声表面波器件的有限时域差分模拟[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
4 杨凌霞;葛德彪;魏兵;;金属表面搭接缝隙电磁耦合效应分析[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
5 胡晓娟;葛德彪;杨利霞;;MC-FDTD分析低频电磁脉冲对钢筋混凝土的穿透特性[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
6 王梦麟;张学庆;王新鲁;;战场电磁环境分析模型体系结构研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
7 王波;刘旭;徐杰;洪玮;于兵;柏宁丰;肖金标;孙小菡;;楔形光纤和InP基平面光波光路芯片的耦合分析[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
8 李童;;Matlab与电磁场算法FDTD[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
9 朱湘琴;王建国;陈再高;孟粉霞;;EMP辐射波模拟器笼形天线的并行数值模拟分析[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第6册)[C];2009年
10 付梅艳;陈再高;王玥;王建国;;基于混合单元的电磁场时域有限积分方法研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第6册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 易煦农;人工电磁材料的光学特性及应用研究[D];华中科技大学;2010年
2 王海涛;月球车热控关键问题研究及材料光谱性质的选择性调节[D];中国科学技术大学;2010年
3 李学识;基于表面波驱动的等离子体天线及其阵列技术研究[D];华南理工大学;2010年
4 赵立华;纳米尺度光波导及微结构若干性质研究[D];南开大学;2010年
5 沈云;微纳结构光学微腔中的光学双稳与耦合慢光传输[D];武汉大学;2009年
6 浦实;铁路无线通信系统射频链路的一体化建模与分析[D];北京交通大学;2011年
7 樊宽刚;轿车发动机点火系统电磁辐射研究[D];吉林大学;2011年
8 陈俊学;金属微纳结构中模式耦合特性及其调控机理研究[D];中国科学技术大学;2011年
9 林金鑫;综合地球物理考古方法的应用可行性研究[D];浙江大学;2011年
10 杜刘革;基于多GPU的FDTD并行算法及其在电磁仿真中的应用[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王小凡;室内信号传播与电磁场的分布[D];郑州大学;2010年
2 杨中波;自备热电厂工程电气部分研究设计[D];郑州大学;2010年
3 李婧琳;基于探地雷达的刚性路面板下脱空系统识别方法[D];郑州大学;2010年
4 杨兵;基于改进介电常数模型的沥青路面面层压实度反演[D];郑州大学;2010年
5 滕巍;左手介质基本电磁特性的时域分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 曹国光;舰船短波天线近远场研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 肖鸿;异向介质基本结构分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 蒋玉英;电磁波仓外探测小麦水分含量反演研究[D];河南工业大学;2010年
9 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
10 白彦丽;电磁脉冲对开孔屏蔽腔耦合效应的仿真分析[D];沈阳理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张安学,蒋延生,陈文超,汪文秉;探地雷达有效口径和扫描点间距的实验研究[J];电波科学学报;2001年02期
2 李廷军;周正欧;;探地雷达中双曲线的提取及在波速估计中的应用[J];电波科学学报;2008年01期
3 马在田;高阶方程偏移的分裂算法[J];地球物理学报;1983年04期
4 马在田;地震偏移分裂算法的稳定性[J];地球物理学报;1985年01期
5 修志杰;陈洁;方广有;李芳;;基于F-K偏移及最小熵技术的探地雷达成像法[J];电子与信息学报;2007年04期
6 邓春为,李大洪;地质雷达资料解释方法综述[J];矿业安全与环保;2004年06期
7 独仲德,郭志明,赵英杰;野外试验场包气带的土壤结构及渗透性[J];辐射防护;2000年Z1期
8 吴宝杰;田钢;;基于matlab的pulseEKKO PRO型地质雷达数据读取与显示[J];工程地球物理学报;2006年05期
9 周奇才;李炳杰;郑宇轩;何自强;;基于GPRMax2D的探地雷达图像正演模拟[J];工程地球物理学报;2008年04期
10 李纯;武强;;地下水有机污染的研究进展[J];工程勘察;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 薛强;石油污染物在地下环境系统中运移的多相流模型研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
2 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
3 张春城;浅地层探地雷达中的信号处理技术研究[D];电子科技大学;2005年
4 郭秀红;珠江三角洲地区浅层地下水有机污染研究[D];中国地质大学(北京);2006年
5 胡进峰;合成孔径探地雷达探测浅埋小目标的信号处理算法研究[D];电子科技大学;2005年
6 梁步阁;UWB雷达目标探测理论与实验研究[D];国防科学技术大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑勇;探地雷达射频收发前端与城建工程成像仿真[D];电子科技大学;2011年
2 王仙丽;地下油类污染区探地雷达(GPR)探测能力研究[D];中国海洋大学;2011年
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5 周迅;苏南地区加油站地下储油罐渗漏污染研究[D];中国地质科学院;2007年
6 范秦军;地质雷达数据处理、解释及其在工程勘查中的应用[D];吉林大学;2008年
7 曾媛媛;探地雷达浅层小目标回波信号处理方法研究[D];电子科技大学;2008年
8 白兰;物探方法在污染场地中的应用研究[D];兰州大学;2008年
9 王丽;轻非水相液体(LNAPL)污染土壤多相流实验研究[D];长安大学;2009年
10 尹春蕾;利用探地雷达及高密度电阻率法对地下水进行评价的研究[D];吉林大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨盛祥;移动电话电磁辐射比较试验[J];安全与电磁兼容;2000年03期
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4 崔岩梅,倪国强,钟堰利,王毅,钮永胜;利用统计特性进行图像融合效果分析及评价[J];北京理工大学学报;2000年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 闫玉波;FDTD在工程瞬态电磁学中的应用[D];西安电子科技大学;2000年
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中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 魏剑涛;探地雷达的分析和研究[D];大连理工大学;2000年
2 邓华;小波变换在路用雷达信号处理中的应用研究[D];郑州大学;2002年
3 孟美丽;路用探地雷达回波模拟分析[D];郑州大学;2002年
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5 黎春林;探地雷达检测路面含水量和压实度的应用研究[D];郑州大学;2003年
6 户仕明;FDTD时域波形外推预测和ADI-FDTD的研究[D];南京理工大学;2004年
7 郭成超;路面结构层材料介电特性反演及路面雷达应用[D];郑州大学;2004年
8 李嘉;路面雷达电磁波的时域有限差分法模拟[D];郑州大学;2005年
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭飚,陈曾平,庄钊文,肖怀铁;基于高分辨率二维雷达图像的特征提取与目标识别[J];航天电子对抗;1998年02期
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7 刘先锋,郑明洁;一种检测SAR图像边缘的方法[J];上海航天;2001年03期
8 李天伟,贾传荧,李春鑫;基于改进小波包分析的雷达图像消噪方法[J];计算机工程;2005年16期
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10 白素萍,张子鹤;基于数字图像处理的雷达图像动目标点迹提取和跟踪[J];舰船电子工程;1999年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张宏飞;;机载雷达图像小波降噪[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年
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3 王英春;苏晓宏;;小波理论在雷达图像压缩中的应用[A];中国航海学会通信导航专业委员会2005年学术年会论文集[C];2005年
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5 王运锋;王建国;赵志钦;黄顺吉;;雷达图像分维特征提取[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
6 李勇增;郑细华;;如何应用卫星云图和雷达回波观测夜间云[A];中国气象学会2007年年会气象综合探测技术分会场论文集[C];2007年
7 张汉春;;RIS-K2探地雷达的地下管线图像特征[A];数字测绘与GIS技术应用研讨交流会论文集[C];2008年
8 张礼宝;王会山;张晰莹;陈农;;多普勒雷达图像在飞机人工增雨作业指挥中的应用[A];中国气象学会2006年年会“人工影响天气作业技术专题研讨会”分会场论文集[C];2006年
9 张宏飞;;机载雷达图像道路识别(脊波变换)[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年
10 李志鹏;;一种实时雷达图像检测方法及其硬件实现[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 鲍琳 徐超;雷达图像和电子海图叠加显示[N];中国船舶报;2008年
2 杨洁;成功接收第一幅环境卫星雷达图像[N];科技日报;2005年
3 春晓;遥感飞机:全天候监测灾情[N];中国国防报;2008年
4 深圳商报记者 王淮林 实习生 李常辉;随时上网看台风实时路径[N];深圳商报;2006年
5 晓秋;土卫六上发现“海洋”[N];工人日报;2007年
6 陈勇;看清了,月球南极可能没多少冰[N];新华每日电讯;2006年
7 实习生 张梦然;利用龙卷风图像可预警风暴[N];科技日报;2008年
8 记者 张礼庆;埃及说:我有意见[N];新华每日电讯;2000年
9 记者 陈磊杨纯 操秀英;他们,遥感着灾区的“脉搏”[N];科技日报;2008年
10 ;信息化武器装备是国防的关键[N];科技日报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 李飞;雷达图像目标特征提取方法研究[D];西安电子科技大学;2014年
3 李天伟;VDR雷达图像无损压缩编码技术研究[D];大连海事大学;2007年
4 种劲松;合成孔径雷达图像舰船目标检测算法与应用研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2002年
5 李森;基于IEM的多波段、多极化SAR土壤水分反演算法研究[D];中国农业科学院;2007年
6 胡庆荣;含水含盐土壤介电特性实验研究及对雷达图像的响应分析[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
7 邵永社;雷达图像定位方法与关键技术研究[D];同济大学;2006年
8 曹广真;多源遥感数据融合方法与应用研究[D];复旦大学;2006年
9 江标初;雷达景象可匹配性及相关问题研究[D];同济大学;2007年
10 陈艳玲;星载SAR及InSAR技术在地球科学中的应用研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张鑫;雷达图像显示处理[D];大连海事大学;2011年
2 孔晨;雷达图像综合处理与传输系统[D];大连海事大学;2011年
3 史海南;雷达图像综合处理与显示系统的研究[D];大连海事大学;2012年
4 单秀;雷达图像显示与综合处理方法的研究[D];大连海事大学;2013年
5 刘春旭;雷达图像数字化显示[D];大连海事大学;2010年
6 杨德山;基于雷达图像的目标跟踪技术的研究[D];大连海事大学;2013年
7 刘东琦;无人机雷达图像目标识别算法的研究[D];辽宁大学;2012年
8 饶兵;基于雷达图像的数字压缩与远程传输技术研究[D];沈阳理工大学;2013年
9 曹甜甜;基于雷达图像的机场跑道异物检测系统搭建及算法研究[D];北京交通大学;2012年
10 田守东;基于雷达图像的目标检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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