本文關(guān)鍵詞：全極化探地雷達(dá)FDTD模擬與分析

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【摘要】：探地雷達(dá)是借助電磁波反射信號(hào)來(lái)探明埋藏在地下淺表層內(nèi)的目標(biāo)物體介質(zhì)屬性分布規(guī)律的一種非接觸的探測(cè)方法。它具有探測(cè)速度快、成本低、分辨率高等優(yōu)點(diǎn),因此,探地雷達(dá)運(yùn)用十分廣泛。然而,常用的探地雷在設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中,為了使接收天線獲得最大電場(chǎng)分量,接收天線僅僅獲取與發(fā)射天線相同極化方向的電場(chǎng)分量。因此,常用探地雷達(dá)將不能完整地采集到目標(biāo)物體散射波信息。當(dāng)探地雷達(dá)發(fā)射的電磁波照射到待探測(cè)目標(biāo)物體時(shí),目標(biāo)物體對(duì)入射的電磁波都有特定的去極化作用,即反射回來(lái)的電磁極化形式會(huì)發(fā)生一定程度的變化,反射波與入射波的極化形式不完全一樣。為了讓探地雷達(dá)能夠更多角度地接收目標(biāo)物體所反射電磁波的信息,本文構(gòu)建了全極化探地雷達(dá)模型。全極化探地雷達(dá)模式,主要通過(guò)改變探地雷達(dá)發(fā)射天線與接收天線的之間的夾角來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了研究探地雷達(dá)全極化信息獲取對(duì)于目標(biāo)體屬性信息獲取的積極意義,本文基于探地雷達(dá)基本原理和時(shí)域有限差分法理論,開(kāi)展了以下幾方面的研究工作:首先,論文以時(shí)域有限差分方法為基礎(chǔ),利用Matlab軟件建立了全極化組合模式的探地雷達(dá)。對(duì)水平金屬板目標(biāo)體進(jìn)行了模擬計(jì)算,獲得了水平金屬板中心處和不同方向角處的共極極化和交叉極化反射波振幅值。同時(shí)與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)照,以檢驗(yàn)計(jì)算模型的正確性及其合理性。其次,在水平金屬板模型基礎(chǔ)上,又構(gòu)建了隨機(jī)粗糙表面目標(biāo)體和地下傾斜縫隙目標(biāo)體模型。在全極化探地雷達(dá)模式下,獲取了反射電磁波的全極化振幅的信息,利用全極化振幅值對(duì)隨機(jī)粗糙表面的粗糙程度、地下傾斜縫隙方向角進(jìn)行了初步判識(shí)。最后,深入研究了全極化振幅信息與地下傾斜縫隙方向角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用散射矩陣公式求取了縫隙特定的方向角。同時(shí),著重研究了共極極化最大振幅的差值、共極極化與交叉極化最大振幅差值與傾斜縫隙方向角之間的關(guān)系。研究表明,通過(guò)分析和處理全極化振幅值信息,為識(shí)別地下縫隙方向角提供更多有用的參考信息,同時(shí)認(rèn)識(shí)到獲取和處理探地雷達(dá)極化信息的重要性。
【關(guān)鍵詞】：探地雷達(dá) 全極化 FDTD 振幅值 模擬 分析
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P631.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-17
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.2 研究發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 探地雷達(dá)的發(fā)展11-12
• 1.2.2 極化探地雷達(dá)發(fā)展12-13
• 1.2.3 時(shí)域有限差分法（FDTD）的發(fā)展與應(yīng)用13-14
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu)14-17
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 1.3.2 論文的組織機(jī)構(gòu)15-17
• 第2章 探地雷達(dá)與極化的研究17-35
• 2.1 探地雷達(dá)的電磁理論17-23
• 2.1.1 麥克斯韋方程組17-18
• 2.1.2 媒介本構(gòu)關(guān)系與電磁參數(shù)18-20
• 2.1.3 電磁波在媒介中的傳播20-22
• 2.1.4 趨膚深度22-23
• 2.2 天線與電磁波極化研究23-28
• 2.2.1 天線極化理論23-25
• 2.2.2 電磁波極化特性25
• 2.2.3 電磁波極化的表征25-27
• 2.2.4 極化散射矩陣27-28
• 2.3 探地雷達(dá)原理研究28-29
• 2.4 探地雷達(dá)的性能研究29-33
• 2.4.1 探地雷達(dá)的分辨率29-30
• 2.4.2 探測(cè)深度30-31
• 2.4.3 探地雷達(dá)天線的極化方向31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第3章 時(shí)域有限差分法的研究35-43
• 3.1 時(shí)域有限差分（FDTD）基本方程35-39
• 3.2 FDTD方程數(shù)值解穩(wěn)定性的研究39-40
• 3.3 FDTD吸收邊界條件研究40
• 3.4 FDTD中的激勵(lì)源的選擇40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-43
• 第4章 地質(zhì)體目標(biāo)體模型的模擬43-59
• 4.1 全極化模擬方法43
• 4.2 水平金屬板模型的模擬43-46
• 4.2.1 水平金屬板目標(biāo)體模型描述43-45
• 4.2.2 水平金屬板對(duì)照實(shí)驗(yàn)45-46
• 4.3 隨機(jī)粗糙表面模型的模擬46-50
• 4.3.1 隨機(jī)粗糙表面模型描述47
• 4.3.2 粗糙程度定義及其極化振幅響應(yīng)特性47-49
• 4.3.3 整體粗糙程度與極化響應(yīng)特性關(guān)系49-50
• 4.4 地下傾斜縫隙模型模擬50-58
• 4.4.1 模型的描述50-51
• 4.4.2 模擬計(jì)算結(jié)果51-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 極化振幅響應(yīng)分析59-68
• 5.1 利用縫隙散射矩陣分析方向角59-63
• 5.2 極化振幅差值與方向角的關(guān)系63-66
• 5.3 本章小結(jié)66-68
• 第6章 結(jié)論與展望68-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 攻讀碩士期間取得的主要成果74

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 金亞秋,曾亮;一層非均勻隨機(jī)取向非球形粒子的全極化散射[J];電子學(xué)報(bào);1992年09期

2 王新彪;李靖;姜景山;;相關(guān)型全極化輻射計(jì)研究[J];遙感技術(shù)與應(yīng)用;2008年05期

3 王雪松;常宇亮;李永禎;戴幻堯;何密;肖順平;;極化雷達(dá)的同時(shí)全極化測(cè)量與校準(zhǔn)技術(shù)[J];科技導(dǎo)報(bào);2011年26期

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5 李麗麗;馬國(guó)慶;;全極化探地雷達(dá)采集系統(tǒng)及校準(zhǔn)技術(shù)[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2011年06期

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本文編號(hào)：885424