Многомерная согласованная фильтрация в радио- и ультразвуковой томографии

• Автор: Суханов, Дмитрий Яковлевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 409 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ВОЛНОВОЙ ТОМОГРАФИИ

1.1 Схемы измерений в трёхмерной волновой томографии

1Л Л Аппаратные функции систем и метод согласованной

фильтрации

1 Л.2 Линейно и равномерно перемещаемый радиолокатор на

поверхности земли

1Л .3 Бесконтактное радиозондирование над поверхностью земли

1Л .4 Георадар переднего обзора

1Л .5 Моностатическое зондирование
1Л .6 Бистатическое зондирование
1Л .7 Радиовидение с применением множества излучателей и
множества приёмников
1Л .8 Радары для зондирования в скважинах
1.2 Системы позиционирования в томографических измерениях
1.2Л Ультразвуковые и радиоволновые системы локального
позиционирования
1.2.2 Оптические методы позиционирования
1.2.3 Магнитные системы локального позиционирования
1.3 Методы получения радиоизображений
1.3.1 Технология радара с синтезированной апертурой
1.3.2 Метод миграции во временной области
1.3.3 Метод Столта
1.4 Виды зондирующих сигналов
1.4.1 Импульсное зондирование
1.4.2 Частотное сканирование
1.4.3 Сигналы с линейной частотной модуляцией
1.5 Методы акустической томографии
1.5.1 Сейсмическая разведка

1.5.2 Ультразвуковая томография и дефектоскопия
1.6 Оценка разрешающей способности
1.6.1 Оценка пространственного разрешения для узкополосного
радара с синтезированной апертурой
1.6.2 Оценка разрешения по дальности для сверхширокополосного радара с синтезированной апертурой (РСА)
1.6.3 Разрешение по дальности для узкополосного РСА
1.7 Выводы по первой главе
ГЛАВА 2 ЛОКАЦИОННАЯ ТОМОГРАФИЯ СО СКАНИРОВАНИЕМ
НА ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ
2.1 Однородная моностатическая схема измерений через плоскую границу раздела сред
2.1.1 Решение прямой задачи в приближении однократного рассеяния
для зондирования через плоскую границу раздела сред
2.1.2 Решение обратной задачи без учёта преломления на границе раздела сред
2.1.3 Решение обратной задачи в приближении сильно преломляющей среды
2.1.4 Решение обратной задачи с учётом преломления на границе раздела сред
2.1.5 Быстрый алгоритм решения обратной задачи для случая бесконтактного зондирования объектов, скрытых за плоской границей раздела сред с учётом рефракции
2.1.6 Экспериментальная проверка метода визуализации неоднородностей, скрытых за плоской границей раздела сред
2.2 Радиотомография в плоскослоистой среде
2.2.1 Решение прямой задачи распространения радиоволн в плоскослоистой среде
2.2.2 Решение обратной задачи радиотомографии в плоскослоистой среде

2.2.3 Экспериментальная проверка метода визуализации объектов в
плоскослоистой среде
2.3 Особенности приближения однократного рассеяния
и ложные цели
2.3.1 Борновское приближение однократного рассеяния
2.3.2 Появление ложных целей при многократном рассеянии
2.3.3 Влияние затенения
2.3.4 Искажение изображения объекта при наличии диэлектрических неоднородностей в среде
2.4 Решение задачи радиотомографии при наличии
эффекта дифракции
2.4.1 Численное моделирование дифракции на объектах, размещённых
в однородной среде
2.4.2 Решение прямой задачи моностатической радиотомографии с учётом эффекта дифракции
2.4.3 Экспериментальные исследования возможности обнаружения частично затенённых объектов
2.5 Радиотомография с применением сигналов с линейной частотной модуляцией
2.5.1 Схема зондирования с применением JT4M сигнала
2.5.2 Восстановление распределения рассеивателей в однородной
среде
2.5.3 Восстановление распределения неоднородностей под плоской границей раздела сред
2.5.4 Экспериментальные исследования
2.6 Выводы по второй главе
ГЛАВА 3 ЛОКАЦИОННАЯ ТОМОГРАФИЯ СО СКАНИРОВАНИЕМ
ПО КРИВОЛИНЕЙНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
3.1 Бесконтактное радиозондирование через неровную границу
раздела сред

двумерной области на одной частоте, либо осуществить измерения на одномерной траектории в широкой полосе частот. Шаг измерений определяется теоремой Котельникова и должен быть вдвое меньше длины волны самой высокочастотной компоненты в пространственном спектре измеряемого поля.
1.1.2 Линейно и равномерно перемещаемый радиолокатор на
поверхности земли
Схема измерений, при которой радиолокационная система перемещается по поверхности земли, широко распространена в геолокации (рисунок 1.1). При данной схеме измерений используются антенны согласованные с грунтом [151], излучение формируется в земле, и нет необходимости учитывать эффекты преломления волн на границе раздела сред. Кроме того, обеспечивается проникновение большей части мощности излучения в исследуемую среду. В качестве зондирующего сигнала, как правило, используются короткие импульсные сверхширокополосные сигналы. Могут использоваться и монохроматические сигналы со сканированием по частоте в широкой полосе с измерением амплитуды и фазы сигналов в приёмнике, это позволяет, с помощью преобразования Фурье получить данные, эквивалентные измерениям короткими импульсами. Результаты измерений представляются в виде трёхмерного или двумерного массива значений сигналов, в котором одно из измерений представляет время измерения сигнала, а другие соответствуют пространственному положению радиолокационной системы.
Рисунок 1.1 - Контактная схема измерений в геолокации