基于FDTD的探地雷达成像算法研究

摘要

探地雷达(GroundPenetratingRadar,简称GPR)具有无损检测、穿透能力强、高效率、低成本、分辨率高等众多优点而成为检测和识别地下目标的重要手段，同时探地雷达技术也是瞬态电磁场技术的一个成功应用。本文将电磁场理论的数值计算方法—时域有限差分(Finite-DifferenceTime-Domain，简称FDTD)法应用到探地雷达中，从而提高探地雷达系统中的技术指标。通过分析FDTD法在仿真雷达数据中的应用，深入理解了媒质中的瞬态激励场和目标间相互作用的物理机制，更加有效地提取和分析了雷达回波数据。传统的成像算法对于实际地表粗糙、地下介质分布不均匀等情况难以解决，论文就此问题展开了研究，阐述了逆时偏移成像技术，并在此基础上对FDTD逆时偏移成像算法进行了探讨，给出了仿真结果，并将其与已有算法进行比较。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：资助

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第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3存在问题及其发展趋势

1.4本文所做的主要工作

第二章时域有限差分方法

2.1引言

2.2麦克斯韦方程及其FDTD方法

2.2.1麦克斯韦方程和Yee元胞

2.2.2直角坐标系中的FDTD方法

2.3数值稳定性分析

2.3.1时间离散稳定性分析

2.3.2 Courant稳定性条件

2.3.3数值色散对空间离散的稳定性要求

2.4吸收边界条件

2.4.1 Mur二阶吸收边界条件

2.4.2完全匹配层

2.5小结

第三章基于FDTD的探地雷达数据仿真

3.1引言

3.2计算模型

3.3仿真实验

3.4小结

第四章基于FDTD的成像算法研究

4.1引言

4.2 FDTD逆时偏移成像方法

4.2.1偏移成像方法

4.2.2逆时偏移成像方法

4.2.3 FDTD逆时偏移成像方法

4.3仿真实验

4.4小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士期间所发表的论文