重庆大学李天阳获国家专利权
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龙图腾网获悉重庆大学申请的专利一种无人机探地雷达逆时偏移成像方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118311566B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410431897.7,技术领域涉及:G01S13/88;该发明授权一种无人机探地雷达逆时偏移成像方法是由李天阳;汪无忌;余年;黄程;王晨光;余涛设计研发完成,并于2024-04-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种无人机探地雷达逆时偏移成像方法在说明书摘要公布了:本发明涉及电磁仿真与计算领域,公开了一种无人机探地雷达逆时偏移成像方法,包括:对无人机采集到的数据进行去噪声处理,去除直达波和反射波的干扰,得到第一处理数据,构建初始速度模型;对Maxwell方程进行解耦,利用CPML吸收边界条件处理反射波;选用Yee网格对计算区域进行高效离散;应用有限差分时域法对电磁波传播进行模拟,应用逆时偏移算法进行反向外推,直至电磁波场回到初始时刻,此过程中,会根据电磁波的传播时间和速度模型,计算反射界面的位置,得到地下成像剖面;最后,通过对所有测点的成像剖面进行叠加,得到最终的成像结果;本发明成功解决了无人机GPR勘探中传统基于射线偏移理论的成像方法在复杂地表条件下无法精确成像的问题。
本发明授权一种无人机探地雷达逆时偏移成像方法在权利要求书中公布了:1.一种无人机探地雷达逆时偏移成像方法,其特征在于,所述方法包括:S1:通过无人机探地雷达采集到的数据,对所述无人机探地雷达采集到的数据进行去直达波处理过程和数据预处理过程,得到第一处理数据;S2:将所述第一处理数据基于地质信息和先验知识构建初始速度模型;S3:对Maxwell方程进行解耦,以适应GPR数据的特性,并利用CPML吸收边界条件处理边界处的反射波,以减少因边界反射引入的误差;S4:选用Yee网格,对计算区域进行高效离散,应用有限差分时域法对电磁波在地下介质中的传播进行模拟,收集每个测点收集到的无人机GPR信号,确保在各种频率下的稳定性和准确性;S5:对所述每个测点收集到的无人机GPR信号,应用逆时偏移算法进行反向外推,直至电磁波场回到初始时刻,此过程中根据电磁波的传播时间和速度模型,计算反射界面的位置,得到每个测点的地下成像剖面,最后对所有测点的成像剖面进行叠加,整合累加,得到最终的成像结果;所述选用Yee网格的条件,包括:选用一个高频电磁波长里有10个以上的采样点, 所述高频电磁波长的时间步长的选取: 所述高频电磁波长的时间总长的选取: 其中λ为波长,Vmax、Vmin分别为二维模型中电磁波传播速度的最大值和最小值,Δx和Δz为纵横向网格间距,dt为时间步长;对所述每个测点收集到的无人机GPR信号,应用逆时偏移算法进行反向外推,直至电磁波场回到初始时刻,此过程中根据电磁波的传播时间和速度模型,计算反射界面的位置,得到每个测点的地下成像剖面,最后对所有测点的成像剖面进行叠加,整合累加,得到最终的成像结果的步骤,包括:电磁波的传播速度v和衰减系数α近似等于: 其中,ε是介电常数;在模型速度减半的条件下将采集的GPR信号逆时外推推至零时刻,从而得到成像剖面,模型速度应为真实速度值的一半:v′=v210从式8得到,要保证v′=v2,需将相对介电常数进行替换ε′=4ε,同时为了使电磁波在单向传播时的衰减与双向传播的衰减量一致,由式9进而推导出: 其中方程右侧是电磁波双向传播的衰减,而左侧为单向传播的衰减,且ε′=4ε,进而可得: 将ε′和σ′带入所述Maxwell方程进行解耦的公式,得到基于逆时偏移成像的修正后的Maxwell方程组,计算得到所述每一个测点的成像剖面,然后将所述每一个测点的成像剖面进行整合累加得到最终成像。
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