Пространственно-временное синтезирование в подповерхностной радиотомографии

• Автор: Суханов, Дмитрий Яковлевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Глава 1. Геолокация и подповерхностное радиозондирование
1.1. Основные физические процессы, рассматриваемые при решении задач радиозондирования
1.1.1. Прохождение плоских волн через границу раздела сред
1.1.2. Основные методы, используемые при решении задач рассеяния
1.2. Методы зондирования
1.3. Обработка результатов измерений рассеянного поля
1.3.1. Метод радара с синтезированной апертурой при использовании ненаправленных антенн
1.3.2. Метод миграции во временной области
1.4. Обзор существующих систем геолокации
1.5. Основные выводы
Глава 2. Решение задачи восстановления распределения
неоднородностей
2.1. Математическая модель рассеяния радиоволн объектами, расположенными под плоской границей раздела сред
2.2. Восстановление распределения неоднородностей
2.3. Аналитический расчет аппаратной функции
2.4. Численный расчет аппаратной функции системы
2.5. Оценка разрешающей способности
2.5.1. Аналитический расчет функции неопределенности
2.5.2. Оценка разрешающей способности системы на произвольной глубине
2.5.3. Определение максимально допустимого шага измерений
2.6. Наклонная фокусировка
2.6.1. Описание метода
2.6.2. Численное моделирование аппаратной функции при наклонной фокусировке

2.7. Фокусировка за пределы области перемещения антенн
2.8. Фокусировка при фиксированной передающей антенне
2.9. Фокусировка при использовании сигналов с линейной частотной модуляцией
2.10.Основные выводы
Глава 3. Определение среднего коэффициента преломления
3.1. Определение коэффициента преломления методом наклонной фокусировки
3.1.1. Линейные преобразования при наклонной фокусировке
3.1.2. Метод наименьших квадратов для определения коэффициента преломления
3.1.3. Численные эксперименты
3.2. Определение коэффициента преломления по дифракционным гиперболам
3.2.1. Методика проведения измерений
3.2.2. Определение коэффициента преломления при контактном зондировании среды
3.2.3. Случай бесконтактного зондирования среды
3.3. Основные выводы
Глава 4. Экспериментальная проверка метода
4.1. Экспериментальная установка и методика измерений
4.2. Экспериментальная проверка метода вертикальной фокусировки
4.3. Экспериментальная проверка метода наклонной фокусировки и метода фокусировки за пределы области перемещения антенн
4.4. Экспериментальная проверка метода определения коэффициента преломления с помощью наклонного сканирования
4.5. Экспериментальное исследование отклика на металлический цилиндр во временной области
4.6. Использование сигналов с линейной частотной модуляцией
4.7. Программное обеспечение томографической обработки

4.8. Основные выводы
Заключение
Список литературы
Приложения

Таким образом, разрешение по горизонтали стремится к Аг импульсного излучения при увеличении размера апертуры В и уменьшении высоты h антенны над поверхностью среды. Если зондирующее излучение узкополосное, то горизонтальное разрешение определяется длиной волны Я несущей, тогда, в формуле (2.24 б) Аг = Я/2.
2.5.2. Оценка разрешающей способности системы на произвольной глубине
Рассмотрим зависимость разрешающей способности системы от полосы частот зондирующего излучения, размера апертуры, высоты антенн над землёй, коэффициента преломления среды и пространственного шага измерений рассеянного поля. Здесь под разрешением понимается минимальное расстояние между двумя точечными рассеивателями, на котором их можно однозначно различить. Будем различать разрешение по горизонтали рх и разрешение по вертикали pz.
Разрешение по вертикальной оси для рассматриваемого метода определяется длительностью Ат эквивалентного импульсного излучения и обратно пропорционально ширине полосы используемых частот.
Пространственная длительность эквивалентного зондирующего импульса определяется произведением: As = vAr, где v - скорость света в среде. С учётом радиолокационной схемы измерений пространственная разрешающая способность по вертикальной оси будет вдвое меньше пространственной протяжённости эквивалентного зондирующего импульса: р2 = vAr/2 или
Apz =— г = —-—, где v = c/n; п - коэффициент преломления
max — ^rnin / 2tlAF
среды; Fmax - максимальная частота зондирующего излучения;
/7тш - минимальная частота зондирующего излучения; AF - полоса частот.
Таким образом, разрешающая способность по вертикали тем лучше, чем шире полоса используемых частот и чем больше коэффициент преломления среды.
На рис. 2.12 представлены результаты численного моделирования работы