探地雷達線性逆散射成像算法研究.pdf

1、探地雷達成像是最直接和最有效的探地雷達目標檢測與識別技術(shù)，探地雷達成像方法一直是探地雷達信號處理方法的研究熱點。目前，偏移成像及合成孔徑成像等方法較成熟，但均不能重建地下目標物體的電性參數(shù)，從而不能對目標物體進行分類識別。逆散射成像能重建地下目標物體的電性參數(shù)，但逆散射成像是個非線性問題，而非線性逆散射成像算法計算量巨大，難以適應(yīng)實際應(yīng)用。因此研究計算量小的線性逆散射成像算法具有非常重要的實用價值。本論文針對近似無損和有損介質(zhì)，并考慮到

2、探地雷達應(yīng)用中一些實際因素，研究并實現(xiàn)了線性逆散射成像算法，使之達到能夠在現(xiàn)場進行處理的程度。 首先，研究了基于探地雷達數(shù)值模擬軟件GprMaX的正演模擬相關(guān)技術(shù)，包括激勵源、離散步長及吸收邊界條件等的選取原則；通過對多個模型的散射數(shù)據(jù)進行模擬，分析了影響散射數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素，也為后面逆散射成像算法提供了所需要的散射數(shù)據(jù)。 其次，根據(jù)衍射層析成像理論，并考慮到空氣和土壤分界面的情況，提出了一種無損或近似無損介質(zhì)的三維探地雷

3、達線性逆散射成像算法。在此基礎(chǔ)上，從目標函數(shù)的空間譜域角度分析了探地雷達工作頻率及水平測線對算法的影響，并對算法頻率步長的選取進行了優(yōu)化，使得在保證算法成像效果的同時，最大限度地避免對冗余數(shù)據(jù)的采集和處理，從而提高了算法計算效率，節(jié)約了大量數(shù)據(jù)采集時間。對仿真數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)的成像例子表明該算法能對目標物體進行快速且準確的重建，且取優(yōu)化頻率步長時計算效率更高。 最后，基于一階born近似、并矢格林函數(shù)及奇異值分解技術(shù)，提出了一種有