【摘要】：探地雷達(Ground Penetrating Radar,GPR)是一種利用天線發(fā)射和接收高頻電磁波來探測介質內部物質特性和分布規(guī)律的地球物理方法。它是一種高精度且無破壞性的方法,它具有采集數(shù)據(jù)速度快,抗干擾的能力強等特點,因此,探地雷達被廣泛應用于工程、考古、農(nóng)業(yè)、水文、軍事等領域。傳統(tǒng)的探地雷達只利用一種天線進行數(shù)據(jù)采集,只能得到目標體的單一極化數(shù)據(jù),它并不能完整的描述目標體的各種性質。全極化探地雷達是一種新的探地雷達技術,它利用四種不同的極化方式的天線對目標體進行測量,能夠接收不同極化方向的電磁波用于描述目標體的變極化效應。全極化探地雷達一般利用散射矩陣來描述目標體的散射特性,散射矩陣包含用4種不同極化天線測量得到的4個分量,通過分析這些分量的相互關系,可以獲得目標體更全面的極化信息。然而,在實際應用中,探地雷達采集的極化信息是一個復雜的信息,不僅包含了地下目標體的散射屬性,同時包含了來自地表界面、土壤等的散射屬性。這些極化干擾信息阻礙了全極化探地雷達在復雜淺表層介質中獲得高質量的目標散射矩陣,影響了有效利用極化信息提高探測精度,如果獲得更加準確的地下目標體的散射屬性,就能對目標體的幾何屬性以及結構屬性進行更加準確地分析,提高分析的準確度。論文主要從以下方面進行介紹:1.介紹了理想界面下,垂直極化波和平行極化波在通過界面時的透射系數(shù)公式,在此基礎上分析了理想界面極化旋轉產(chǎn)生的原因以及理想界面極化旋轉對目標散射矩陣的影響。2.介紹了高斯粗糙界面下,垂直極化波和平行極化波通過界面時的透射散射系數(shù)公式,然后分析了不同極化方向電磁波穿過粗糙面時,透射散射系數(shù)與散射角、散射方位角、極化方式的關系,在此基礎上分析了粗糙界面極化旋轉對目標散射矩陣的影響。3.基于理想界面和粗糙界面極化旋轉對目標散射矩陣的影響推導了理想界面及高斯粗糙界面極化旋轉校正公式。4.在實驗室中測量了平面板及方向角為45°的二面角的全極化數(shù)據(jù),分別用理想界面極化校準方法和高斯粗糙界面極化校準方法對其進行了極化校正,得到了校正之后的散射矩陣。5.分別計算了用理想界面及高斯粗糙界面極化旋轉校正方法校正之后的散射矩陣與相應目標體標準散射矩陣的極化散射相關系數(shù),并用此系數(shù)對比分析兩種校準方法的校準的效果。從結果可以看出,高斯粗糙面極化旋轉校正方法比理想界面極化校正方法更準確。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P631.3
【圖文】：

第 1 章 緒論雷達的研究現(xiàn)狀地雷達的基本原理達是一種對地下目標體進行探測的淺層探測技術，它被廣工程、考古、水文、軍事。探地雷達工作的基本工作原理向地下發(fā)射一系列的高頻電磁波（1 MHz ~ 1 GHz），電差異的界面或目標體時會發(fā)生反射和透射，然后在地面用接收，通過對接收到的電磁波信號進行分析計算，就可以形、強度、時間等信息推斷地下介質的空間位置、結構、而達到對地下底層或目標體的探測[28]-[32]。其工作原理

跡為不同的形狀，以這些形狀為標準進行分類極化波、橢圓極化波。通常情況下，簡諧電圓，當電場強度的兩個垂直分量及其相位差取化波。圖 2.1 中為簡諧電磁波的矢端軌跡橢圓

分量的關系見圖 2.2。電場與 x 軸的夾角為 ()0,0,00CC為常數(shù)EEEtEttgxyxy 看出，合成電場矢量的模雖然是時間 t 的函數(shù)直線上，因此我們稱它為線極化波。

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