探地雷達（Ground Penetrating Radar,GPR）自20世紀初出現(xiàn)雛形發(fā)展至今,已有百年歷史。它利用電磁波對地下目標和介質結構進行無損探測,具有探測速度快、穿透能力強、分辨率高的特點,是一種廣泛應用的無損探測技術。隨著硬件技術與數(shù)據(jù)處理手段的日益發(fā)展,探地雷達數(shù)據(jù)解譯技術已逐步由近似、定性的解譯轉向精確、定量的分析處理。由于探地雷達一般工作于復雜的介質環(huán)境中,數(shù)據(jù)處理所需的介質參數(shù)（如電磁波速）具有不確定性,給雷達成像處理和數(shù)據(jù)解譯帶來不小困難。實現(xiàn)不依賴介質參數(shù)的自聚焦處理一直是探地雷達數(shù)據(jù)解譯的一個難點問題,也是限制諸多處理算法從實驗室條件走向實用的重要因素。在探地雷達的諸多應用中,對具備圓柱狀何外形的地下目標進行探測是一個備受關注的課題,因為這類目標代表了諸如管線、鋼筋、隧道等大量的人造物體,對于市政建設、交通、安防、環(huán)境等領域具有實用價值,如何精確、定量地從探地雷達探測數(shù)據(jù)中提取地下圓柱體目標的幾何和物理屬性信息,是具備實用價值和研究價值的熱點問題�；谶@一應用背景,本文研究了基于精確電磁正演的全波反演技術在探地雷達自聚焦中的應用。首先,本文實現(xiàn)了表層探地雷達... 

【文章頁數(shù)】：126 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的背景及其意義
        1.1.1 探地雷達數(shù)據(jù)處理自聚焦的意義
        1.1.2 應用背景需求-圓柱體目標估計
    1.2 課題的國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 全波反演技術
        1.2.2 地下圓柱體目標估計問題
    1.3 本文的內容和組織結構
第二章 基礎理論
    2.1 介質中的電磁波傳播
    2.2 基于射線近似的反演
        2.2.1 利用初至時間反演
        2.2.2 第一周期幅度反演
    2.3 全波反演方法
        2.3.1 數(shù)據(jù)預處理要求
        2.3.2 數(shù)據(jù)預處理與初始模型
        2.3.3 數(shù)據(jù)降維(3D到2D)
        2.3.4 正演問題
        2.3.5 振源子波估計
        2.3.6 反演算法
    2.4 SCE全局優(yōu)化算法
        2.4.1 SCE
        2.4.2 CCE
    2.5 小結
第三章 表層探地雷達數(shù)據(jù)全波反演
    3.1 GPR共偏移采樣模型
    3.2 回波路徑分析與直徑估計
        3.2.1 收發(fā)共置天線模型
        3.2.2 收發(fā)分置天線模型
        3.2.3 兩種天線模型的關系
        3.2.4 基于射線追蹤技術的圓柱體直徑估計
        3.2.5 基于射線分析的地下圓柱體估計局限性
    3.3 基于全波反演圓柱體估計
        3.3.1 構建模型
        3.3.2 電磁正演模型
        3.3.3 并行全波反演加速技術
        3.3.4 頻域全波反演
    3.4 實驗結果分析
        3.4.1 數(shù)值仿真實驗模型
        3.4.2 數(shù)據(jù)預處理要求
        3.4.3 全波反演
    3.5 其他反演示例
        3.5.1 細柱目標反演
        3.5.2 球狀目標反演
    3.6 小結
第四章 包含振源子波的全波反演
    4.1 振源子波估計
        4.1.1 振源子波估計
        4.1.2 基于反卷積方法的振源子波估計
        4.1.3 振源子波波形優(yōu)化
    4.2 振源子波優(yōu)化
        4.2.1 相位因子和幅度因子
        4.2.2 相位與幅度優(yōu)化
        4.2.3 收斂性判斷
        4.2.4 模型參數(shù)同步優(yōu)化
    4.3 仿真數(shù)據(jù)全波反演
        4.3.1 場景仿真
        4.3.2 反演結果
        4.3.3 收斂性分析
    4.4 實測數(shù)據(jù)
        4.4.1 外場實驗數(shù)據(jù)描述
        4.4.2 實測數(shù)據(jù)反演
        4.4.3 穩(wěn)定性分析
    4.5 小結
第五章 線性相位因子與基于全波反演的目標屬性識別
    5.1 線性相位優(yōu)化
        5.1.1 線性相位因子
    5.2 基于線性相位補償?shù)娜ǚ囱?br>        5.2.1 線性相位補償與固定相位補償對比
        5.2.2 復合相位補償方法
    5.3 圓柱目標屬性識別
        5.3.1 仿真建模
        5.3.2 數(shù)據(jù)分析
        5.3.3 圓柱體屬性識別
        5.3.4 有效的振源子波估計
    5.4 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的探地雷達數(shù)據(jù)反演
        5.4.1 網(wǎng)絡構建
        5.4.2 數(shù)值測試
        5.4.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的反演方法問題分析
    5.5 小結
第六章 結論與展望
致謝
參考文獻
作者在學期間取得的學術成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]表層穿透雷達遞歸反向投影成像算法[J]. 雷文太,粟毅,黃春琳.  電子學報. 2005(12)
[2]工程地質勘察與巖土工程技術發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 郭書泰.  探礦工程(巖土鉆掘工程). 1999(01)

博士論文
[1]探地雷達三維高分辨成像與樹根參數(shù)估計[D]. 朱世平.國防科學技術大學 2015
[2]探地雷達高輻射效率天線與目標檢測[D]. 王建.國防科學技術大學 2013
[3]GPR天線和目標的電磁特性分析及數(shù)據(jù)解譯方法研究[D]. 劉立業(yè).國防科學技術大學 2005

碩士論文
[1]反向投影穿透成像的自聚焦理論與實驗研究[D]. 劉濤.國防科學技術大學 2013



本文編號：3707420