Введение
1. Аналитический обзор методов диагностики параметров плоскослоистых сред с помощью радаров подповерхностного зондирования 15
1.1 Введение 15
1.2 Эвристические подходы диагностики плоскослоистых сред 18
1.2.1 Метод средней точки 18
1.2.2. Метод поверхностного отражения 28
1.2.3. Алгоритм инверсии при последовательном демонтаже слоев 31
1.3. Алгоритмы диагностики на основе электродинамического моделирования 33
1.3.1 Электромагнитная инверсия 33
1.3.2. Алгоритм на основе метода вычислительной диагностики - разложения по плоским волнам 36
1.3.3. Алгоритм на основе метода вычислительной диагностики — виртуального источника 36
1.3.4. Алгоритм на основе метода вычислительной диагностики — дипольной аппроксимаци 37
Выводы 38
2. Основные теоретические соотношения реконструкции электрофизических и геометрических параметров плоскослоистых сред, зондируемых сверхширокополосными короткоимпульсными сигналами 41
2.1. Электродинамические основы реконструкции электрофизических и геометрических параметров диэлектрических объектов. Выбор модели дорожных покрытий 42
2.2. Метод вычислительной диагностики 45
2.3. Решение прямой задачи при использовании метода вычислительной диагностики 47
2.4. О методах глобальной оптимизации 48
2.5. Метод вычислительной диагностики - разложение по плоским волнам 49
2.5.1. Определение пространственно-временной и пространственно-частотной векторной импульсной характеристик антенны з
2.5.2. Импульсная и передаточная характеристики приёмо-передающей антенны» и радиочастотного тракта РПЗ 52
2.5.3. Представление поля антенны в виде разложения по плоским волнам и связь с векторной импульсной характеристикой антенны 55
2.5.4. Формализация задачи зондирования слоистой среды 59
2.5.5. К аппроксимации непрерывного спектра волн, рассеянных средой 61
2.2.2. Моделирование поля излучения конечным числом плоских Е- и Н-волн 63
2.5.7. Моделирование сигнатуры плоскослоистой среды, зондируемой СШП T рупорной антенной (метод КРВО и разложение по плоским волнам) 69
2.6 Метод вычислительной диагностики - виртуальный источник 74
2.6.1 Моделирование Т-рупорной антенны РПЗ на основе метода виртуального источника 75
2.6.2. Представление ЭМ поля излучения одиночного ЭЭД (ЭМД) по плоским Е- и Н-волнам 79
2.6.3. Определение отраженного ЭМ поля при возбуждении плоскослоистой среды полем горизонтального ЭЭД на основе представления в виде плоских Е- и Н- волн 86
2.6.4. Моделирование полей излучения и рассеяния ЭЭД, расположенного над слоистой среды 87
2.6.5. Восстановление параметров плоскослоистых сред при моделировании методом КРВО : 89
Выводы 93
3. Алгоритмы глобальной оптимизации функционала сравнения в методе вычислительной диагностики 96
3.1. Генетический алгоритм 96
3.1.1 Описание алгоритма 96
3.1.2. Модификации генетического алгоритма 101
3.1.3. Пример оптимизации невыпуклой функции 102
3.2. Алгоритм роя пчел 104
3.2.1. Описание алгоритма 104
3.2.2. Пример минимизации функции с одним экстремумом 107
3.2.3. Пример оптимизации невыпуклой функции 111
3.3. К сравнению метода пчел и ГА 114
3.4. Тестирование алгоритмов глобальной оптимизации на примере восстановления геометрических и электрофизических параметров плоскослоистой среды 116
3.4.1. Восстановление параметров трехслойной плоскослоистой среды 116
3.4.2. Восстановление параметров четырехслойной плоскослоистои среды 120
Выводы 122
4. Программное обеспечение многоканального радара подповерхностного зондирования 124
4.1. Структура комплекса прикладных программ «ComDia» 124
4.2. Основные операции, реализованные в программе «MultiTmage» 125
4.3. Некоторые особенности реализации программы «Multilmage»
4.3.1. Реализация операций «отменить» и «вернуть» 127
4.3.2. Хранение настроек программы 129
4.3.3. Реализация генетического алгоритма 129
4.4. Описание программы «Multilmage» 132
4.4.1. Главное окно программы «Multilmage» 132
4.4.2. Вычитание фоновых отражений 135
4.4.3. Формирование радиоизображений 136
4.4.4. Просмотр трехмерных радиоизображений 138
Выводы 138
5. Экспериментальные исследования восстановления электрофизических и геометрических параметров плоскослоистых сред с помощью многоканального радара подповерхностного зондирования с сшп короткоимпульсным сигналом 140
5.1. Описание многоканальных радаров подповерхностного зондирования с СШП короткоимпульсным сигналом 140
5.1.1. Принцип действия многоканальных РПЗ 142
5.2 Устройство многоканального РПЗ 144
5.3. Процедуры калибровки тракта и измерение параметров приемо-передающей антенны 151
5.3.1. Условия проведения эксперимента 151
5.3.2. Процедуры калибровки 153
5.4. Результаты экспериментального восстановления параметров плоскослоистой среды 159
Выводы 162
Заключение 164
Список используемых источников
