探地雷達(dá)地下目標(biāo)體散射問(wèn)題的仿真研究.pdf

1、研究探地雷達(dá)地下目標(biāo)物體散射問(wèn)題的建模和仿真，對(duì)于促進(jìn)探地雷達(dá)在探測(cè)目標(biāo)物體方面逐漸達(dá)到成熟和系統(tǒng)化，對(duì)于探地雷達(dá)的推廣應(yīng)用十分重要的。同時(shí)，在不同天線、不同地下背景媒質(zhì)和不同地下目標(biāo)體情況下對(duì)探地雷達(dá)的散射問(wèn)題進(jìn)行建模和數(shù)值仿真分析亦具有重要的理論意義。其研究的成果對(duì)探地雷達(dá)的最后的成像分析和天線選擇與設(shè)計(jì)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)脈沖探測(cè)技術(shù)由定性對(duì)比分析到直接定量描繪具有重要的指導(dǎo)作用。 探地雷達(dá)的地下散射問(wèn)題的建模和仿真是一個(gè)復(fù)雜的

2、電磁場(chǎng)計(jì)算問(wèn)題?？紤]到探地雷達(dá)以瞬態(tài)脈沖波發(fā)射和吸收，采用時(shí)域有限差分方法進(jìn)行數(shù)值仿真研究最為合適。再考慮到時(shí)域有限差分法和時(shí)域矩量法在解決復(fù)雜散射問(wèn)題和天線輻射問(wèn)題中的各自長(zhǎng)處，形成這兩種方法相結(jié)合的混合方法也應(yīng)是求解探地雷達(dá)地下散射問(wèn)題可選方法之一。 論文對(duì)探地雷達(dá)的地下散射情況的數(shù)值仿真計(jì)算進(jìn)行了研究，主要作了以下幾個(gè)方面的工作： 1.學(xué)習(xí)和研究了時(shí)域有限差分法基本原理和相關(guān)技術(shù)；深入研究了Mur二階、Beren

3、ger完全匹配層和Gedney完全匹配層這三種吸收邊界條件；對(duì)介質(zhì)界面電磁參數(shù)的選取進(jìn)行了學(xué)習(xí)和研究。 2. 進(jìn)行時(shí)域有限差分算法的程序設(shè)計(jì)工作，應(yīng)用于電偶極子仿真模型來(lái)進(jìn)行程序驗(yàn)證。學(xué)習(xí)和研究時(shí)域有限差分法的細(xì)線算法，并利用其算法來(lái)建立對(duì)稱(chēng)振子細(xì)線天線激勵(lì)源的數(shù)值仿真模型，并進(jìn)行實(shí)例仿真。 3. 將對(duì)稱(chēng)振子細(xì)線天線作為探地雷達(dá)的發(fā)射和接收天線，利用FDTD對(duì)探地雷達(dá)在不同對(duì)稱(chēng)振子天線、不同地下背景媒質(zhì)和不同地下散射目

4、標(biāo)物體的三種情況下的地下散射問(wèn)題進(jìn)行建模和仿真，并對(duì)這三種情況進(jìn)行分析和研究。 4. 利用時(shí)域有限差分方法和探地雷達(dá)測(cè)量方法中的剖面法，建模和仿真地下有幾個(gè)不同目標(biāo)物體的剖面電平圖，對(duì)其電平圖進(jìn)行分析和研究。 5. 學(xué)習(xí)和研究時(shí)域矩量法，并利用其方法來(lái)建立對(duì)稱(chēng)振子細(xì)線天線激勵(lì)源的數(shù)值仿真模型，并進(jìn)行實(shí)例仿真來(lái)驗(yàn)證其正確性。學(xué)習(xí)和研究時(shí)域有限差分法和時(shí)域矩量法方法相結(jié)合的混合方法。用該混合方法來(lái)進(jìn)行實(shí)例仿真，并通過(guò)定性