Комплексирование георадара с радиометром для повышения информативности и точности при подповерхностном зондировании

• Автор: Одсурэн Бухцоож
• Шифр специальности: 05.12.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Аннотация
Анализируются методы применения сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) для зондирования границ слоев и подповерхностных объектов. Рассмотрены особенности зондирования с учетом погрешностей формирования, также рассчитан энергетический потенциал георадара при условиях структурного шума. Рассматриваются наиболее используемые и подходящие в реальных условиях электродинамические модели. Впервые предложено комплексирование радиолокатора для подповерхностного зондирования радиометром для решения обратных задач георадиолокации. Проведен анализ совместного использования активного и пассивного метода зондирования земных покровов. Проведено моделирование работы георадара с радиометром и влияния подстилающих поверхностей на характеристики антенны.
Ключевые слова: георадар, радиометр, комплексирование, обратные задачи, комплексная диэлектрическая проницаемость, частотный метод зондирования, ЛЧМ сигнал, грунт.
Список сокращений
АЧТ - абсолютно черное тело
ГУН — автогенераторы, управляемые по частоте напряжением
ДЛЗ - дисперсионные линии задержки
ДП - диэлектрическая проницаемость
ЗП - земные покровы
ИСО - измеритель сигнала ошибки
ИСП - излучательная способность
КО - коэффициент отражения
ЛЧМ - линейная частотная модуляция
МШУ - малошумящий усилитель
МХ - модуляционная характеристика
ПАВ - поверхностно-акустические волны
ПЗ - подповерхностное зондирование
ПРЛ - подповерхностная радиолокация
РТИ - радиотепловое излучение
САПР - система автоматизированного проектирования
СШП - сверхширокополосный
ЦОС -цепь обратной связи
ЭД - электродинамический
ЭМВ - электромагнитные волны
ЭПР - эффективная площадь рассеяния
ЭФ - электрофизический
Предисловие
Данная работа подготовлена на кафедре Радиотехнических приборов Института Радиотехники и электроники Московского Энергетического Института под руководством профессора д.т.н. А. И. Баскакова. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю за внимательное и критическое отношение к данной работе. Автор также благодарен преподавателям кафедры РТП за помощь в написании данной работы. Автор признателен профессору д.ф-м.н. В. А. Пермякову, чьи советы и доброжелательная критика способствовали улучшению содержания работы.

Длина волны в среде
лс = ;г/кеЛ (1.23)
Сведения о структуре грунта и его строении, получаемые с помощью активного метода дистанционного зондирования, отличаются от сведений, получаемых пассивным методом. Если в пассивном методе, используя собственное радиотепловое излучение ЗП, получают информацию о физическом состоянии грунта, то при активном зондировании сигнал, отражаясь от границ слоя или от подпочвенного объекта, дает геометрию грунта. Например, измеряя время запаздывания, можно узнать толщину слоев грунта и глубину залегания подповерхностного объекта.
Рассмотрим слой толщиной к (однородная и однослойная модель) с плоскими границами раздела, имеющими ДП ё2, расположенный между полубесконечными средами с ДП ёх = 1, ёъ.
éx Ж à У 1. à i i k z
* а ■ : . v J ' 1 ^ S k Z = 01 h f
£-, ' г ' , z = h
Рис. 1.9. Диаграмма, поясняющая отражение плоской волны от границ слоя при нормальном падении
Если затухание в слое с ё2 мало и глубина слоя не велика то, возможно обнаружение отраженных волн от нижних границ слоя. Если считать амплитуду плоской волны равной единице, то комплексная амплитуда падающей волны, отраженной от верхней границы слоя 1-2, равна R = Т?,_2 (см. (1.18)), индексы обозначают номер слоев). Комплексная амплитуда отраженной волны от нижней границы равна 7J_2 • Д_3 • • exp(~2ÿ2h), где
ÿ2 = a + jр - постоянная распространения o; = (cy/e)-Im.VJ - коэффициент затухания, /? = 2яг/й. - фазовая постоянная.