發(fā)布時(shí)間：2020-07-19 09:45

【摘要】：探地雷達(dá)(Ground Penetrating Radar,GPR)是一種利用天線發(fā)射和接收高頻電磁波來(lái)探測(cè)介質(zhì)內(nèi)部物質(zhì)特性和分布規(guī)律的地球物理方法。它是一種高精度且無(wú)破壞性的方法,它具有采集數(shù)據(jù)速度快,抗干擾的能力強(qiáng)等特點(diǎn),因此,探地雷達(dá)被廣泛應(yīng)用于工程、考古、農(nóng)業(yè)、水文、軍事等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的探地雷達(dá)只利用一種天線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,只能得到目標(biāo)體的單一極化數(shù)據(jù),它并不能完整的描述目標(biāo)體的各種性質(zhì)。全極化探地雷達(dá)是一種新的探地雷達(dá)技術(shù),它利用四種不同的極化方式的天線對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行測(cè)量,能夠接收不同極化方向的電磁波用于描述目標(biāo)體的變極化效應(yīng)。全極化探地雷達(dá)一般利用散射矩陣來(lái)描述目標(biāo)體的散射特性,散射矩陣包含用4種不同極化天線測(cè)量得到的4個(gè)分量,通過(guò)分析這些分量的相互關(guān)系,可以獲得目標(biāo)體更全面的極化信息。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,探地雷達(dá)采集的極化信息是一個(gè)復(fù)雜的信息,不僅包含了地下目標(biāo)體的散射屬性,同時(shí)包含了來(lái)自地表界面、土壤等的散射屬性。這些極化干擾信息阻礙了全極化探地雷達(dá)在復(fù)雜淺表層介質(zhì)中獲得高質(zhì)量的目標(biāo)散射矩陣,影響了有效利用極化信息提高探測(cè)精度,如果獲得更加準(zhǔn)確的地下目標(biāo)體的散射屬性,就能對(duì)目標(biāo)體的幾何屬性以及結(jié)構(gòu)屬性進(jìn)行更加準(zhǔn)確地分析,提高分析的準(zhǔn)確度。論文主要從以下方面進(jìn)行介紹:1.介紹了理想界面下,垂直極化波和平行極化波在通過(guò)界面時(shí)的透射系數(shù)公式,在此基礎(chǔ)上分析了理想界面極化旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的原因以及理想界面極化旋轉(zhuǎn)對(duì)目標(biāo)散射矩陣的影響。2.介紹了高斯粗糙界面下,垂直極化波和平行極化波通過(guò)界面時(shí)的透射散射系數(shù)公式,然后分析了不同極化方向電磁波穿過(guò)粗糙面時(shí),透射散射系數(shù)與散射角、散射方位角、極化方式的關(guān)系,在此基礎(chǔ)上分析了粗糙界面極化旋轉(zhuǎn)對(duì)目標(biāo)散射矩陣的影響。3.基于理想界面和粗糙界面極化旋轉(zhuǎn)對(duì)目標(biāo)散射矩陣的影響推導(dǎo)了理想界面及高斯粗糙界面極化旋轉(zhuǎn)校正公式。4.在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量了平面板及方向角為45°的二面角的全極化數(shù)據(jù),分別用理想界面極化校準(zhǔn)方法和高斯粗糙界面極化校準(zhǔn)方法對(duì)其進(jìn)行了極化校正,得到了校正之后的散射矩陣。5.分別計(jì)算了用理想界面及高斯粗糙界面極化旋轉(zhuǎn)校正方法校正之后的散射矩陣與相應(yīng)目標(biāo)體標(biāo)準(zhǔn)散射矩陣的極化散射相關(guān)系數(shù),并用此系數(shù)對(duì)比分析兩種校準(zhǔn)方法的校準(zhǔn)的效果。從結(jié)果可以看出,高斯粗糙面極化旋轉(zhuǎn)校正方法比理想界面極化校正方法更準(zhǔn)確。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：P631.3
【圖文】：

第 1 章 緒論雷達(dá)的研究現(xiàn)狀地雷達(dá)的基本原理達(dá)是一種對(duì)地下目標(biāo)體進(jìn)行探測(cè)的淺層探測(cè)技術(shù)，它被廣工程、考古、水文、軍事。探地雷達(dá)工作的基本工作原理向地下發(fā)射一系列的高頻電磁波（1 MHz ~ 1 GHz），電差異的界面或目標(biāo)體時(shí)會(huì)發(fā)生反射和透射，然后在地面用接收，通過(guò)對(duì)接收到的電磁波信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，就可以形、強(qiáng)度、時(shí)間等信息推斷地下介質(zhì)的空間位置、結(jié)構(gòu)、而達(dá)到對(duì)地下底層或目標(biāo)體的探測(cè)[28]-[32]。其工作原理

跡為不同的形狀，以這些形狀為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)極化波、橢圓極化波。通常情況下，簡(jiǎn)諧電圓，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)垂直分量及其相位差取化波。圖 2.1 中為簡(jiǎn)諧電磁波的矢端軌跡橢圓

分量的關(guān)系見(jiàn)圖 2.2。電場(chǎng)與 x 軸的夾角為 ()0,0,00CC為常數(shù)EEEtEttgxyxy 看出，合成電場(chǎng)矢量的模雖然是時(shí)間 t 的函數(shù)直線上，因此我們稱(chēng)它為線極化波。

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