探地雷达的fdtd建模与仿真

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1、学位论文独创性声明工928363本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得直昌盔堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名(手写)：王—荔稳签字日期：矽厶年胗月，罗日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权直昌太堂可

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3、交通基础设施、市政基础设施、军事和考古等领域。目前，在实际工程应用中，探地雷达还存在的问题是：(1)雷达图像解释的自动化程度还比较低，在很大程度上受到人为因素的影响；(2)GPR工作人员的经验获取需要大量的实际工程经验，而且培养周期过长。通过分析各种路面结构模型的正演结果，使用相应的技术对数据进行处理解释，可以积累根据路面雷达图像判别地下结构的经验；使用正演模拟技术还可以对大量的实验进行验证，可以在很大程度上提高探地雷达探测结果的准确性，提高探测效率和图像解释精度。时域有限差分方法(Finite．DomainFinite．TimeMethod，FDTD)经过四十多年的发

4、展，已经成为一种成熟的电磁数值计算方法，它计算精度非常高，具有一次时域计算代替频域上逐点计算的潜力。本文将基于时域有限差分法对高速公路基础设施进行建模，并进行一维、二维仿真，并对仿真结果进行处理。主要研究内容如下：1)基于MATLAB软件，编程实现探地雷达的FDTD一维仿真；2)基于G-prMax2D软件建立路基下有钢筋、空洞等目标体的雷达电磁波传播的二维高速公路路面结构的正演模拟；通过F．K偏移算法处理二维图像来显示目标体的位置。3)使用软件CrprMax3D建立三维桥梁桥面结构的正演模拟。用matlab处理三维数据，对其实现三维可视化显示，使结果清晰、直观的表现出来

5、。结果表明，使用软件GprMax2D进行正演模拟，所得典型形状的障碍物的正演数值模拟图像，能较清晰的反映各自所成像的特征，为建立一些典型形状物体的图像数据库打下了基础，为今后进一步对复杂探地雷达图像的解释和识别提供了经验和依据。关键词：探地雷达；FDTD；GprMax2D；正演模拟；engineeringexperiencetoacquiresomeexperience．Byanalyzingallkindsofpavementstructuremodel’Sforwardmodelresults，andtakingexamplesfromexplorationtech

6、nologytoprocessandinterpretthedata,weCallaccumulatetheexperienceaccordingtotheGPR’Simagediscriminationofundergroundstructures．WeCanimprovetheaccuracyofinterpretationbyusingGPRmethod．After40yearsdevelopmentofFDTDmethod，ithasbecomeamaturenumericalmethodforelectromagnetic，itscalculationaccu

7、racyisveryprecise．ThisthesiswillcarryonthemodelingandsimulationofhighwayinfrastructureunderthemethodofFDTD，anddealwiththesimulationresults，andenforce3Dvisualizationdisplayofthe3Dresults．砀emainresearchoutcomeandconclusionsareasfollows：1)BasedonMATLAB，programmingFDTDGPRone-