| 【中文题名】 | 探地雷达波场数值模拟与成像 |
| 【英文题名】 | Numerical Simulation and Imaging of Ground Penetrating Radar (GPR) |
| 【学科专业】 | 电路与系统 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-6-1 |
| 【中关键词】 | 探地雷达,时域有限差分方法,数值模拟,偏移,KL变换,小波变换 |
| 【英关键词】 | Ground Penetrating Radar （GPR）,Finite-Difference Time-Domain method,Numerical simulation,Migration,KL transform,Wavelet transform, |
| 【分类导航】 | 工业技术>无线电电子学、电信技术>雷达>雷达：按用途分>> |
| 【论文摘要】 |
探地雷达是一种高效的浅层地球物理探测技术，由于其具有快速便捷、操作简单、抗干扰和场地适应能力强、探测分辨率高等方面的优势而被广泛应用于工程勘探中，因此，研究探地雷达基础理论和应用技术有重要意义。
本文从探地雷达波场数值模拟、偏移成像和回波信号处理三个方面进行了探讨。首先，介绍了时域有限差分法的基本原理，从麦克斯韦方程出发，建立二维空间中的时域有限差分方程，通过设置合适的激励源、网格尺寸、空间和时间步长进行计算。考虑到地下介质一般为有损耗媒质，模拟中采用通用完全匹配层(GPML)作为吸收边界条件来吸收向外的电磁波。对几个典型的地电模型进行了波场数值模拟，得到相应的探地雷达剖面图。其次，由于探地雷达原始数据剖面一般显示的是扭曲、失真的地下地质体结构，因此，需要对模拟出来的原始雷达剖面进行偏移处理，使雷达记录中的每个反射点都移到其真正位置。频率—波数域偏移由于采用FFT，其计算效率高，是比较经济的偏移方法，通过对模拟出来的探地雷达剖面进行频率—波数域偏移处理，得到偏移后的雷达剖面图，它反映了真实的地下地质体结构。最后，针对探地雷达目标回波信号中直达波干扰强的特点，在卡亨南—洛维(KL)变换的基础上... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-7 |
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1 绪论 |
7-12 |
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1.1 研究背景及意义 |
7 |
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1.2 探地雷达基本工作原理 |
7-8 |
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1.3 探地雷达的特点和优势 |
8-9 |
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1.4 探地雷达研究现状与发展趋势 |
9-10 |
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1.5 本论文的主要工作和内容安排 |
10-12 |
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2 探地雷达波场数值模拟 |
12-33 |
|
2.1 FDTD的发展和应用 |
12 |
|
2.2 Maxwell方程与 Yee氏网格 |
12-17 |
|
2.2.1 Maxwell方程 |
12-14 |
|
2.2.2 Yee氏网格 |
14-17 |
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2.3 二维空间中的时域有限差分方程 |
17-18 |
|
2.4 数值稳定性 |
18-19 |
|
2.5 激励源的选取 |
19-20 |
|
2.6 吸收边界条件 |
20-23 |
|
2.7 模型波场数值模拟 |
23-31 |
|
2.7.1 点状模型 |
25-27 |
|
2.7.2 倾斜界面模型 |
27-28 |
|
2.7.3 多目标模型 |
28-31 |
|
2.8 小结 |
31-33 |
|
3 频率波数域偏移 |
33-44 |
|
3.1 引言 |
33 |
|
3.2 偏移归位基本概念 |
33-34 |
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3.3 频率波数域偏移基本原理 |
34-38 |
|
3.3.1 惠更斯原理 |
34-35 |
|
3.3.2 爆炸反射界面成像原理 |
35-36 |
|
3.3.3 频率波数域偏移原理 |
36-38 |
|
3.4 模型算例 |
38-43 |
|
3.4.1 点状模型 |
38-39 |
|
3.4.2 倾斜界面模型 |
39-40 |
|
3.4.3 多目标模型 |
40-43 |
|
3.5 小结 |
43-44 |
|
4 探地雷达回波信号处理 |
44-54 |
|
4.1 引言 |
44 |
|
4.2 探地雷达回波信号模型 |
44-45 |
|
4.3 信号处理技术 |
45-49 |
|
4.3.1 KL变换 |
45-48 |
|
4.3.2 小波域 KL变换 |
48-49 |
|
4.4 实验数据和实际数据仿真结果 |
49-53 |
|
4.4.1 实验数据仿真结果 |
49-51 |
|
4.4.2 实际数据仿真结果 |
51-53 |
|
4.5 小结 |
53-54 |
|
5 总结与展望 |
54-55 |
|
5.1 总结 |
54 |
|
5.2 进一步研究方向 |
54-55 |
|
致谢 |
55-56 |
|
参考文献 |
56-59 |
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在校期间发表的论文 |
59 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.345980 |
