Методы обработки сигналов в информационно-измерительных системах зондирования подповерхностных аномалий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.16, кандидат технических наук Шамсутдинов, Сергей Владимирович

• Шамсутдинов, Сергей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шамсутдинов, Сергей Владимирович

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. АЛГОРИТМЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ НАЗЕМНЫХ АНОМАЛИЙ В ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ

1.1. Анализ задач, решаемых радиоволновыми системами поверхностного зондирования, и вариантов физико-геологических моделей изучаемых объектов

1.2.Методика расчета электромагнитных полей при подповерхностном зондировании.

1.3.Решение задач рассеяния ЭМП подземными аномалиями методами прикладной электродинамики

ВЫВОДЫ

2. МЕТОД РАДИОВОЛНОВОЙ ПОЛЯРИМЕТРИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ АНОМАЛИЙ

2.1. Обоснование метода наземной радиоволновой поляриметрии

2.2.Методы повышения эффективности обнаружения подповерхностных аномалий, основанные на поляризационном подавлении мешающих отражений

2.3.Метод компенсации затухания ЭМВ, отраженной от подповерхностного объекта

2.4. Анализ влияния многослойной среды на характеристики отраженного сигнала

ВЫВОДЫ

3. АППАРАТУРА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

3.1.Обоснование технических характеристик и состава аппаратуры для радиоволновых исследований подповерхностных аномалий

3.2.Методика поляриметрических измерений характеристик подповерхностных аномалий

3.3.Методика обработки и интерпретации результатов измерений

3.4. Рекомендации по увеличению РЛ контраста типовых РЛ целей, находящихся на земной поверхности

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы обработки сигналов в информационно-измерительных системах зондирования подповерхностных аномалий»

Для решения геолого-разведочных задач, обнаружения и идентификации подповерхностных диэлектрических аномалий широко используются радиоволновые методы.

Круг задач, решаемых этими методами, постоянно расширяется, а именно, гидрологические, археологические, инженерно-геологические, геоэкологические, и гляционологические задачи, геодинамический мониторинг природных и искусственных сред и т.д. [1-15]. Для радиоволновой разведки диэлектрических аномалий (ДА) используют: возвратный, интерференционный и радиолокационный методы [15-20, 50]. Обнаружение заглубленных объектов системой подповерхностного зондирования (CJI3) осуществляется по данным обработки рассеянных аномалиями радиосигналов. Эффективность работы CJI3 существенно зависит от правильного выбора параметров сигнала и методов его обработки определяемых электрическими характеристиками грунта, местоположением, материалом, формой и размерами обнаруживаемых объектов [50]. В отличие от прохождения в атмосфере в грунте электромагнитные сигналы претерпевают существенные дисперсионные искажения из-за частотной зависимости скорости распространения (показателя преломления) в грунте и изменчивости его профиля с глубинной. Пространственные вариации диэлектрической проницаемости грунта более значительны, чем в атмосфере. Неоднородности грунта приводят к сильному рассеянию сигнала и , следовательно, к высокому уровню помех на выходе приемной антенны. CJI3 должны соответствовать взаимоисключающим требованиям при выборе длины волны по критериям минимума энергетических потерь и обеспечения предельной разрешающей способности. Работы Андреева Т.А. [1, 50], Шеммурина В. А. [40] позволили систематизировать теоретические и экспериментальные исследования по изучению особенностей распространения ЭМВ в слоистых средах и технологий радиоволнового зондирования подповерхностных аномалий (ППА). Достаточно детально изложено в работах Федынского В.В. Применение РВЗ в гидрогеологии и инженерной геологии представлено в работе [39] Черняка Т.Я. Интерес зарубежных авторов [2-35] к решению задач подповерхностного зондирования ДА подтверждает актуальность решения этих задач радиоволновыми методами. Однако, недостатком указанных работ является то, что эти методы предполагали извлечение информации о ППА лишь на основе измерения амплитуды и фазы одного элемента полной матрицы рассеяния.

Лишь с начала 1990-х годов появился интерес к радиоволновой поляриметрии [44-45] как самостоятельному методу наземной электроразведки. Поляризация сигнала вместе с его амплитудой, частотой, волновыми и угловыми характеристиками несет информацию о просвечиваемом пространстве, источнике и приемнике излучения, что повышает вероятность выявления аномалий и облегчает их идентификацию.

При этом используется отображение в поляризационных параметрах одной из важнейших характеристик сред и образовании- анизотропии электромагнитных и волновых свойств. Изучению поляризационных характеристик земных покровов посвящено ряд работ [74-78,82-89] отечественных и зарубежных [100-105] авторов. Однако распространение задела представленного в этих работах на решение задач подповерхностного зондирования практически отсутствует. Недостаточная изученность применения методов радиоволновой поляриметрии к решению задач обнаружения и идентификации подповерхностных аномалий, а также невозможность получения полных поляризационных характеристик (ПХ) без использования поляризационно-модулированных сигналов (ПМС) определяет актуальность задачи разработки поляризационных методов повышения контраста 1JJL1A и их идентификации на основе измерения поляризационных характеристик отраженных сигналов.

Недостаточная изученность применения методов радиоволновой поляриметрии к решению задач обнаружения и идентификации подповерхностных аномалий, а также невозможность получения новых поляризационных характеристик (ПХ) без использования поляризационно-модулированных сигналов (ПМС) определяют актуальность научно -технической задачи, заключающейся в разработке алгоритмов и устройств для информационно-измерительных систем, реализующих метод радиоволновой поляриметрии, для обнаружения и идентификации подповерхностных аномалий.

Объект исследования представляет собой информационно-измерительную систему, предназначенную для решения задач обнаружения и идентификации подповерхностных диэлектрических аномалий.

Предметом исследования являются алгоритмы и устройства измерения поляризационных характеристик подповерхностных аномалий.

Целью работы является повышение эффективности ИИС для обнаружения и геометризации подповерхностных аномалий на основе измерения их поляризационных характеристик и физической интерпретации результатов измерений.

Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач, составляющих основные этапы исследования:

1. Формализация физико-геологической модели объектов исследования.

2. Разработка методики расчета электромагнитных полей (ЭМП) при зондировании подповерхностных аномалий.

3. Выбор и обоснование метода радиоволновой поляриметрии и целесообразности его применения для решения задач подповерхностного зондирования.

4. Анализ и выбор методов подавления мешающих отражений и повышения контраста подповерхностных объектов.

5. Обоснование требований к информационно измерительной системе и состава аппаратуры для решения задач идентификации подповерхностных аномалий методом радиоволновой поляриметрии.

6. Разработка методики натурных измерения и обработки их результатов для обнаружения и идентификации подповерхностных аномалий.

7. Оценка достоверности разработанных методов радиоволновой поляриметрии на основе полевых испытаний.

Научная новизна исследований заключается в следующем:

1. Определена методика расчета электромагнитного поля при его распространении в слоистых средах.

2. Проведен теоретический анализ особенностей рассеяния ЭМП подповерхностными аномалиями.

3. Разработаны поляризационные методы повышения контраста подповерхностных объектов и компенсации мешающих отражений.

4. Разработаны принципы построения ИИС для подповерхностного зондирования.

5. Разработаны методики проведения полевых испытаний обработки результатов измерений для идентификации подповерхностных объектов.

Практическая ценность работы заключается:

1. В решении важной научно-технической задачи анализа полей рассеяния подповерхностными диэлектрическими аномалиями, что является основой при определении требований к разработке ИИС для подповерхностного зондирования.

2. В разработке подходов при построении ИИС для радиоволновой поляриметрии и методик проведения натурных измерений, обработки экспериментальных данных и физической интерпретации результатов измерений.

Достоверность получаемых результатов подтверждается:

-применением статистических методов радиолокационных измерений и электродинамических методов расчета электромагнитных полей рассеяния;

-обработка экспериментальных данных и сопоставлением их с теоретическими результатами проводилась при использовании методов математической статистики;

-публикацией основных положений работы в научно-технических изданиях.

Защищаемые положения и результаты.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:

1. Методика и результаты расчета электромагнитного поля при решении задач подповерхностного зондирования.

2. Метод радиоволновой поляриметрии для обнаружения и идентификации подповерхностных аномалий.

3. Поляризационные методы повышения контраста подповерхностных аномалий и компенсации мешающих отражений.

-f

4. Принципы построения информационно-измерительных систем для подповерхностного зондирования диэлектрических аномалий.

5. Методика проведения полевых испытаний и обработки результатов измерений.

6. Результаты анализа натурных измерений, их графическая и физическая интерпретация.

Методической основой выполненной работы служит реализация принципов геметрического частотного радиозондирования на свободной поверхности геометрической среды или искусственных сооружений ф бесконтактными способами.

Работа состоит из введения, 3-х разделов и заключения.

В первом разделе проведен анализ опыта, обоснование и разработки сисстем подповерхностного зондирования и проведена формализация физико-геметрических моделей объектов исследования. Проведен расчет электромагнитного поля системы излучателей расположенных на поверхности раздела двух сред. Представлена система дифференциальных уравнений и метод расчета ЭМП возбуждаемых излучателей в слоистых средах. На основе электродинамических методов дан анализ особенностей рассеяния ЭМП подземными аномалиями для рудной электроразведки и электромагнитном исследовании скважин. Даны рекомендации по определению глубины залегания верхней кромки пласта аномалии и выборы оптимальной длины зонда при исследовании скважин. Определены особенности распространения в грунте продольной и поперечной составляющей ЭМП в зависимости от частоты и диэлектрической проницаемости поглощающей среды и высоты подъема излучателя.

Во втором разделе дано обоснование требований к принципам построения информационно-измерительных систем. Обоснован метод радиоволновой поляриметрии, дана его электродинамическая и физическая интерпретация.

Предложен метод компенсации мощных отражений. Определены базовые выражения для оценки поляризационной анизотропии подповерхностных аномалий. Показаны возможности метода управления радиолокационным контрастом, метода ортогонализации и метода ~ компенсации для повышения отношения сигнал шум на входе приемной антенны информационно измерительной системы.

В третьем разделе обоснованы требования к выбору характеристик приемо-передающих устройств информационно-измерительной системы для подповерхностного измерения параметров подповерхностных аномалий.

Разработана методика натурных измерений и методика обработки экспериментальных данных. Приведены экспериментальные измерения в интересах решения гидрогеологических задач и дана графическая и физическая интерпретация результатов натурных измерений.

Основные результаты работы коротко охарактеризованы в заключении, там же приведены результаты по их практическому применению.

Основные результаты работы коротко охарактеризованы в заключении, там же приведены результаты по их практическому применению.

Работа выполнена на кафедре «Электронно-вычислительные машины и АСУ» в Тульском артиллерийском инженерном институте, в соответствии с плановыми научно-исследовательскими работами.

Реализация полученных результатов.

Алгоритмы, методы и устройства для расчета ЭМП рассеяния подповерхностными аномалиями и полевых измерений ПХ подповерхностных объектов внедрены в ОАО ЦКБА, г.Тула, ФГУП КБП, г. Тула.

В учебном процессе по кафедре "Радиолокационных средств" Тульского АИИ реализована методика расчета ЭМП излучения линейными антеннами и их распространение в поглощающих средах.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на НТК ТАИИ (2003г), НТК Тул. ГУ (2002г.), научно-технических конференциях НТО РЭС им. А.С. Попова в период с 2000 по 2005 г.

Публикации. Основные результаты, полученные в диссертации, опубликованы в 16 печатных работах.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 164 страниц, 35 рисунков и 17 таблиц. Список литературы включает 105 наименований.

Заключение диссертации по теме «Информационно-измерительные и управляющие системы (по отраслям)», Шамсутдинов, Сергей Владимирович

ВЫВОДЫ

1. В результате анализа задач решаемых радиоволновым методом и особенностей распространения ЭМП в земной поверхности определен диапазон рабочих частот аппаратуры (0,06 - 60) МГц. Установлено, что глубинность исследований подповерхностных аномалий должна быть до (60 - 70)м во вмещающих средах с усредненным значением электропроводности

2 4

2-10" - 10") сим/м и относительной диэлектрической проницаемостью (5 -15).

Разрешающая способность РВМ по глубине должна быть: в интервале до 5м - не хуже 0,5м; до 20м - не хуже 2м; до 70м - не хуже Юм.

2. Учитывая, что одновременное выполнение указанных требований невозможно в одном составе аппаратуры. Предложены три варианта ее исполнения: для диапазона частот (0,06 - 1,25) МГц; для - (1,25), (2,25 - 18) МГц; для - (18), (31 - 62) МГц. Эти варианты могут использоваться для геометризации геологических разделов для глубин 60м, 20м и 5м соответственно.

3. Особенности вариантов исполнения аппаратуры следующие. Антенны: для первого варианта - электрический диполь в виде многоэлементной стелящейся антенной решетки (приемная антенна магнитная); для второго варианта - соответствует первому варианту и для третьего варианта - электрический диполь в виде 3-х элементной стелящейся решетки.

4. Чувствительность приемника, приведенная к 1мкВ входного напряжения при отношении сигнал/шум >20 дБ равна соответственно 500, 300 и 100 условных единиц отсчетного устройства.

5. разработаны структурные схемы приемо-передающих и антенных устройств для 3-х вариантов аппаратуры РЧ1-РЧЗ и определены варианты их исполнения.

6. Разработана методика поляриметрических измере5ний характеристик подповерхностных аномалий. Для этого применительно к каждой задаче исследований установлены: способы измерений, тип аппаратуры, технология наблюдений, расстояние между профилями и шаг измерений.

Методика предусматривает поляриметрические измерения в точке наблюдения как двух взаимно-ортогональных поляризационных базисах, так и для 2-х ортогональных ПБ.

7. Разработаны технологические схемы поляриметрических радиоволновых наблюдений позволяющих на основе измерения параметров характеризующих анизотропию подповерхностных аномалий определить их форму и глубину залегания.

-

8. Предложена методика обработки и интерпретации результатов измерений. Для этого, в зависимости от выбранной технологической схемы, определен перечень измеряемых поляризационных параметров и вычисляемых на основе измерений. В качестве параметров менее подверженных погрешности аппаратуры выбраны относительные поляризационные параметры. Эти параметры определяют соотношение между ЭВМ поперечной и продольной поляризации, взаимодействующих с исследуемой средой. Определен состав дополнительных информационных параметров.

9. При графической обработке результатов измерений и их интерпретации строились графики измеренных величин при профилировании и кривые изменения этих величин в зависимости от разноса установки при зондировании. Информационные параметры использовались для построения разделов (много-разностное профилирование, профильное зондирование) и планов.

Разделы и планы изолиний поляризационных отношений и коэффициентов поглощений являются наиболее наглядной и информированной формой информирования результатов исследований.

10. Интерпретация результатов измерений базировались на априорных представлениях о физико-геологических моделей излучаемых моделей. Аномалии поглощения ЭМВ распознаются в полях продольной и поперечной волн по кривым зондирования и графикам напряженности сигнала при профилировании.

11. Проведены экспериментальные измерения и обработка результатов измерений позволяли установить, что с помощью радиоволновой поляриметрии может производиться:

- выявление и определение глубин залегания горизонта грунтовых вод и нижележащих водоносных горизонтов, залегающих в породах осадочного чехля, а также оценка продуктивности водоносных горизонтов;

- выявление, геометрация и оценка продуктивности скоплений подземных вод трещинного типа;

- оценка степени минерализации подземных вод;

- определение примерного литологического состава пород зоны водоносной и водоупорной толщи;

- картирование элементов структурного и литологического контроля водонасменности разреза (западин в рельефе водоупоразол трещноватости, фациальной изменчивости пород).

Решение указанных задач позволяют производить поиск и разведку эрозионных явлений, определять возможные пути миграции промышленного и радиационного загрязнения подземных вод.

12. Предложена методика и интерпретация результатов РВЗ при обнаружении и распознавании малоразмерных подповерхностных аномалий при использовании поляризационных методов повышения контраста ДА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Решение задач исследования особенностей расположения подповерхностных аномалий и их идентификации бесконтактным способом приводит к необходимости разработки информационно-измерительных систем подповерхностного зондирования, а их применение основано на использовании метода радиоволновой поляриметрии , который позволяет получить информацию как о структуре, так и форме подповерхностного объекта. Поэтому решение задач подповерхностного зондирования этим методом позволяет существенно повысить эффективность СПЗ. В результате теоретических и экспериментальных исследований при решении актуальной научно-технической задачи , направленной на разработку информационно-измерительной системы подповерхностного зондирования, включая методы измерения и обработки информационных параметров, получены следующие результаты:

1. Проведена формализация физико-геологических моделей ДА, в основу которой положены явления, касающиеся характерных форм, размеров, условий залегания объектов и сведения об электрических параметрах объектов и вмещающей среды - удельном электрическом сопротивлении и диэлектрической проницаемости;

2. Предложена методика расчета электромагнитных полей в слоистых средах с границами раздела сложной формы в виде определенных интегралов, как модификация операторного метода. На основе метода решены задачи определения поля бесконечности длинного кабеля с током, расположенного в двухслойной среде и определения поля диполя с током, расположенного в 2-х слойной следе со сложной поверхностью раздела;

3. Проведен расчет поля системы подповерхностного зондирования, для антенны в виде однородной линии вблизи поверхности земли. При этом определены продольное и поперечное волновых чисел. Вещественная и мнимая части Кх определяют соответственно фазовую характеристику волны и характеристику ее затухания и влияют на выбор длины провода и чувствительности приемных устройств. Вещественная линия части К связаны с фазой и ослаблением поля в направлении перпендикулярном направлению распространению волны в линии и среде, что влияет на оценку максимальных глубин ДА, обнаруживаемы в среде с параметром, высоты провода и потенциала установки;

4.Рассмотрено решение задач рассеяния ЭМП подземными аномалиями для рудной электроразведки и для электромагнитного метода исследования скважин. В первом случае была принята модель слоистой среды, исследовались аномальные поля от пластовых тел конечных размеров с различной проводимостью, с учетом: глубины погружения верхней кромки пласта, относительной мощности пласта, относительного размера по падению, относительного расстояния профиля наблюдения от дневной поверхности, относительного горизонтального смещения вдоль профиля, относительной электропроводности пласта и т.д.;

5.Получены базовые выражения для расчета ЭМП с учетом указанных параметров, проведены соответствующие расчеты, анализ которых показал, что индуктивные методы обладают достаточно большой разрешающей способностью по определению глубины залегания верхней крошки пласта для сравнительно небольших глубин погружения и относительной проводимости т<500. Искажения формы и величины аномалии, вызванные наличием дневной поверхности малы для слабоконтрастных слоев (т<10) и резко возрастают с увеличением у. Под плохо проводящим пластом аномалия

Hf в 4 раза меньше и дает минимум на фоне нормального поля. Форма аномалии при т<1 более сложная за счет интерференциальных явлений;

6. Проведено электродинамическое решение задачи расчета ЭМП на оси скважины для модели "скважина-пакет конечной мощности" и дана оценка влияния скважины на величину поля в экстремальных точках. Для зондов небольшой длины это влияние велико (порядка 90%), с увеличением длины зонда достигает минимума (1-5)% и снова растет. Оптимальная длина зонда зависит от частоты поля. Необходимо выбирать оптимальный рабочий диапазон частот с учетом влияния скважины;

7. Рассмотрен и математически описан процесс формирования ЭМП в ближней зоне и сформирован виртуальный образ стелющихся антенн для анализа продольных и поперечных волн. Определенные поляризационные параметры ЭМП, позволяющие описывать поляризационные свойства подповерхностных аномалий. Определены условия связи приемной и передающей антенны через породный массив и проведена оценка искажения величины поляризационных параметров за счет изменения формы поверхности;

8. Приведена совокупность поляризационных параметров для идентификации ДА и показано, что при изменении взаимного положения антенны, исследуемого объекта и частоты зондирующего сигнала каждому подповерхностному объекту будет ставиться в соответствие четыре функции, зависящие от параметров поляризации и частоты. Изменение ортогональных компонент в четырех базисах позволяет получить поляризационную характеристику породного массива как в плане, так и в разделе;

9.Показано что, радиолокационный контраст отраженно сигнала, несущего полезную информацию на фоне аналогичного помехового сигнала, неполяризованных составляющих помехи и сигнала, а также собственных шумов приемника определяется отношением их мощностей и функционально зависит как от доли мощности поляризованной составляющей помехового сигнала в общей мешающей мощности, так и от угла между изображениями поляризованных составляющих сигнала и помехи на сфере Пуанкаре.При малых значениях мощности поляризованной составляющей помехового сигнала среднее значение выигрыша, который может быть реализован вследствие правильного выбора поляризации, близко к отношению мощности, приходящейся на информационную часть полезного сигнала к общей мощности вредных сигналов. С ростом мощности поляризованной составляющей помехи названное отношение уменьшается в два раза. Данный щ вывод относится к случаю равномерного распределения угла между поляризованными составляющими сигнала и помехи. При гауссовом характере такого изменения упомянутый средний выигрыш при малой мощности помехи остается таким же. При увеличении мощности скорость падения выигрыша происходит несколько быстрее, однако предельное значение остается прежним;

10. Суть метода поляризационной компенсации состоит в том, чтобы подавая в противофазе сигнал из второго канал в первый и, изменяя Ф коэффициент усиления передаточного тракта добиться уменьшения помехи в основном канале. Однако при этом одновременно с упомянутым уменьшением помехи происходит рост шумов в основном канале. Этот метод наиболее эффективен для помех, у которых поляризованная составляющая близка к ортогональной по отношению к такой же составляющей у полезного сигнала. Предельный выигрыш, получаемый при использовании поляризационно-компенсационного метода поляризационной селекции тождественен выигрышу, получаемому при правильном выборе антенны. Для компенсации затухания ЭМВ, отраженных от подповерхностного объекта предложена ввести временную автоматическую регулировку усиления, а для ф обеспечения требуемой разрешающей способности по глубине использование сложных сигналов. Проводится выбор и обоснование типов сложных сигналов;

11. В результате анализа задач решаемых радиоволновым методом и особенностей распространения ЭМП в земной поверхности определен диапазон рабочих частот аппаратуры (0,06 - 60) МГц. Установлено, что глубинность исследований подповерхностных аномалий должна быть до (60 - 70)м во вмещающих средах с усредненным значением электропроводности (2-10"2 - 10"4) сим/м и относительной диэлектрической проницаемостью (5 -15).

Разрешающая способность РВМ по глубине должна быть: в интервале до 5м - не хуже 0,5м; до 20м - не хуже 2м; до 70м - не хуже 1 Ом.Учитывая, что одновременное выполнение указанных требований невозможно в одном составе аппаратуры. Предложены три варианта ее исполнения: для диапазона Ф частот (0,06 - 1,25) МГц; для - (1,25), (2,25 - 18) МГц; для - (18), (31 - 62) МГц. Эти варианты могут использоваться для геометризации геологических разделов для глубин 60м, 20м и 5м соответственно;

12. Разработаны структурные схемы приемо-передающих и антенных устройств для 3-х вариантов аппаратуры РЧ1-РЧЗ и определены варианты их исполнения;

13. Разработана методика поляриметрических измере5ний характеристик Щ' подповерхностных аномалий. Для этого применительно к каждой задаче исследований установлены: способы измерений, тип аппаратуры, технология наблюдений, расстояние между профилями и шаг измерений;

Методика предусматривает поляриметрические измерения в точке наблюдения как двух взаимно-ортогональных поляризационных базисах, так и для 2-х ортогональных ПБ.

14. Разработаны технологические схемы поляриметрических радиоволновых наблюдений позволяющих на основе измерения параметров характеризующих анизотропию подповерхностных аномалий определить их форму и глубину залегания;

15. Предложена методика обработки и интерпретации результатов измерений. Для этого, в зависимости от выбранной технологической схемы, определен перечень измеряемых поляризационных параметров и вычисляемых на основе измерений. В качестве параметров менее подверженных погрешности аппаратуры выбраны относительные поляризационные параметры. Эти параметры определяют соотношение между ЭВМ поперечной и продольной поляризации, взаимодействующих с исследуемой средой. Определен состав дополнительных информационных параметров;

16. При графической обработке результатов измерений и их интерпретации строились графики измеренных величин прт* профилировании и кривые изменения этих величин в зависимости от разноса установки при зондировании. Информационные параметры использовались для построения разделов (много-разностное профилирование, профильное зондирование) и планов;

Разделы и планы изолиний поляризационных отношений и коэффициентов поглощений являются наиболее наглядной и информированной формой информирования результатов исследований. Интерпретация результатов измерений базировались на априорных представлениях о физико-геологических моделей излучаемых моделей. Аномалии поглощения ЭМВ распознаются в полях продольной и поперечной волн по кривым зондирования и графикам напряженности сигнала при профилировании;

17. Проведены экспериментальные измерения и обработка результатов измерений позволяли установить, что с помощью радиоволновой поляриметрии может производиться:

- выявление и определение глубин залегания горизонта грунтовых вод и нижележащих водоносных горизонтов, залегающих в породах осадочного чехля, а также оценка продуктивности водоносных горизонтов;

- выявление, геометрация и оценка продуктивности скоплений подземных вод трещинного типа;

- оценка степени минерализации подземных вод;

- определение примерного литологического состава пород зоны водоносной и водоупорной толщи;

- картирование элементов структурного и литологического контроля водонасменности разреза (западин в рельефе водоупоразол трещноватости, фациальной изменчивости пород).

Решение указанных задач позволяют производить поиск и разведку эрозионных явлений, определять возможные пути миграции промышленного и радиационного загрязнения подземных вод;

18. Предложена методика и интерпретация результатов РВЗ при обнаружении и распознавании малоразмерных подповерхностных аномалий при использовании поляризационных методов повышения контраста ДА.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шамсутдинов, Сергей Владимирович, 2005 год

1. Андреев Г. А., Потапов А. А.—Зарубежная радиоэлектроника, 1984, № 11.2. lizuka К.— In: Proc. Int. Symp. on Noise and Clutter Rej. in Radars and Imag. Sens., Tokyo, 1984.

2. Ulaby F. Т., Moore R. K., Fung A. K.—Microwave Remote Sensing, v. 3 —• Dedham (MA), 1986,1098 p.

3. Иицука К., Фройндорфер А. П.— ТИИЭР, 1983, т. 71, № 2.

4. Radar in Subsurface Investigation.— Geophysics, 1980, v. 45, N 4.

5. Jakhula P. Ylinen P., Tiuri M.— In: Proc. 10th Eur. Microwave Conf., Warsawa, 1980.7. lizuka K. e. a. — J. Appl. Phys., 1984, v. 56, N 9.

6. Aral I., Suzuki Т.— Trans. oflECE of Jap., 1983, v. J66—B, N 6.

7. Caldecott R. e. a.— An Underground Obstacle Detection and Mapping System. -PaloAlto(Ca),1985,268р.lO.Olver A. D. e. a —In: Proc. Int. Radar Conf., London, 1984.1 l.Michiguchi M. e. a.—IEEE Trans., 1988, v. GE-26, N 6.

8. Degauque P., Thery J. P.—IEEE Trans., 1986, v. GE-24, N 6.

9. Degauque P., Thery J. P.— In: Proc. IEEE Int. Symp. Geosci. and Rem. Sens., Amherst(MA), 1985.

10. Blears A. S. e. a.—GASCOPAC — a New Approach to Pipe and Cable Location.— Communication 1217, 49th London Meeting, London. 1983. 24 p.

11. McFee J. E., Das Y — Canadian J. of Rem. Sens., 1980, v. 6, N 2.

12. Houck R. T—IEEE Trans., 1985, v. GE-23, N 6.

13. Андреев Г. A.— Зарубежная радиоэлектроника, 1980, № 9.18.0sumi N., Ueno K.— In: Proc. Int. Symp. on Noise and Clutter Rej. in Radars and Imag. Sens., Tokyo, 1984.

14. Sakamoto Y. e. a.— IEEE Trans., 1988, v. GE-26, N 4.

15. Railway Track and Structures, 1985, v. 81, N 6.

16. Tsutsumi S. e. a.— In: Proc. Int. Symp. on Noise and Clutter Rej. in Radars and Imag. Sens., Tokyo, 1984.

17. Patterson R. E., Mackay N. A. M.— IEEE Trans., 1977, v. IM-26, N 2.

18. Aral I., Suzuki T.— In: Proc. Int. Symp. on Noise and Clutter Rej. in Radars and Imag. Sens., Tokyo, 1984.

19. Huang Shun Ji e. a.— In: Proc. Int. Symp. on Noise and Clutter Rej. in Radars and Imag. Sens., Tokyo, 1984.

20. Chan L. C. e. a.—IEEE Trans., 1981, v. AP-29, N 2.

21. Arcone S. A—Radio Sci., 1981, v. 16, N 5.

22. Clamcoats P. J. В.— In: Proc. Radar 77 IEE Int. Conf., London, 1977.

23. Red E.T. Arbeitsbuch fur den HF-Techniker.- Franzis', Munchen, 1986, p. 308.

24. Dobson M. C. e. a.— IEEE Trans., 1985, v. GE-23, N 1.

25. Sihvola A., Kong J. A.— IEEE Trans., 1988, v. GE-26, N 4.31 .Freundorfer A., lizuka K.—Journal of Applied Physics. 1984, v. 55, N 9.

26. Кинг P. Смит Г. Антенны в материальных средах.—М., Мир, 1984.

27. Degauque P., Courbet G., Heddebaut М,- ШЕЕ Trans., 1983, v. ЕМС-25, N 4.

28. Kuester Е. F., Chang D. С., Olsen R. G—Radio ScL, 1978, v. 13, N 4.

29. Courbet G., Degauque P., Gabillard R.- Ann. Telecommun. 1982, v. 37, N 5-6.

30. Абрамов В.Ю., Томилин B.K., Лаптев M.M. и др. Изучение верхних частей геологических разрезов методом наземного радиоволнового зондирования. Ж. "Руды и металлы" № 6, 1996.

31. Мелькановицкий И.М., Шарапанов Н.Н. Применение геофоических методов при региональных гидрогеологических, инженерно-геологических, эколого-геологических исследованиях. Обзор АОЗТ "Геоинформмарк", 1996, вып. 3.

32. Федынский В.В. Разведочная геофизика, М., Недра, 1964.

33. Черняк Г.Я., Мясковский О.М. Радиоволновые методы исследований в гидрогеологии и инженерной геологии. М., Недра, 1973.

34. Шемшурин В.А. Методическое руководство по радиоволновому зондированию при разведке подземных вод в ариднол зоне. М.,Госгеолтехиэдат, 1962.

35. Пушкарь М.С. и др. Отчёт о НИС. Опытно-методические работы радиоволновой аппаратурой на участках изысканий предприятия а/я А -1158 (промежуточный). Отчёт ДГИ. Днепропетровск, 1984.

36. Томилин В.К. и др. Отчёт по теме 111.3. Разработка методики и технических средств наземных радиоволновых измерений при поисках мелких тел и россыпей. Тула, 1996.

37. Томилин В.К. и др. Отчёт по теме 111.7. Создание высокоэффективных антенных устройств для наземных радиоволновых исследований при проведении поисково-съёмочных работ.- Тула, 1995.

38. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых. Справочник геофизика (Под ред. Н.Р. Дортман).М.,Недра, 1984.

39. Франтов Г.С., Пинкевич А.А. Геофизика в археологии. Л., Недра, 1966.

40. Дмитриев В.И. Интегральные уравнения в краевых задачах электродинамики. М.,: МГУ. 1987. - с. 166.

41. Захаров Ё.В. , Пименов Ю.В. Численный анализ дифракции радиоволн. М. : Радио и связь, -1982.-c.183.

42. Андреев Г.А., Заемцев Л.В., Яковлев В.В. Радиоволновые системы подповерхностного зондирования / Зарубежная радиоэлектроника №2, -1991-c.3-23.

43. Шамсутдинов С.В., Котенев В.И. Особенности квазистационарных приближений в расчете ЭМП дипольных источников в слоистых средах // Сб. трудов ТАИИ 2002г.- С.49-54.

44. Шамсутдинов С.В., Котенев В.И. Анализ ЭМП приземного вибратора в ближней среде // Сб. трудов ТАИИ 2002г.- С.54-58.

45. Ковалев Ю.М., Шамсутдинов С.В., Глаголев О.А. Поляриметрическое обнаружение подповерхностных объектов // Материалы XIV Всероссийской НТК. Тула: ТАИИ-2003г,- С.91-93.

46. Шамсутдинов С.В., Котенев В.И., Ковалев Ю.М., Глаголев О.А. Метод повышения эффективности обнаружения подповерхностных аномалий // Материалы XIV Всероссийской НТК. Тула: ТАИИ-2003г.- С.94-97.

47. Carpenter М.Р., dos Santos A.F. Radio Sci., 1984, v. 19, N3.

48. Chang D.C., Olsen R.G. Radio Sci., 1975, v. 10, N8-9.

49. Carpenter M.P., dos Santos A.F. Electron. Letters., 1980, v. 16, N3

50. King R.W.P. IEEE Trans., 1983, v. AP-31, N6

51. King R.W.P. IEEE Trans., 1989, v. MTT-37, N4

52. Wang J.R., Shmugge T.J., IEEE Trans., 1980, v. GE-23, N1

53. Wait J.R., Radio Sci., 1972, v. 7, N6.

54. Шамсутдинов C.B., Мироничев С.Ю., Тихонов A.E. Распространение радиоволн в ближней зоне вертикального приземного вибратора // Сб.научных трудов №19.-ТАИИ.-Тула.-2002.-С. 14-17.

55. Мироничев С.Ю., Шамсутдинов С.В. Расчет поля системы приповерхностного зондирования // Сб.научных трудов № 19.-ТАИИ. -Тула.-2002.-С.21-23.

56. Шамсутдинов С.В., Мироничев С.Ю. Расчет электромагнитных полей в слоистых средах с границами раздела сложной формы // Сб.научных трудов №19.-ТАИИ.-Тула.-2002.-С.24-27

57. Мамон Ю.И.,Сафоник И.В., Шамсутдинов С.В. Анализ возможностей георадаров по селекции подповерхностных объектов// Сб.научных трудов №22.-ТАИИ.-Тула.-2005.-С.2-10

58. Анкудинов К.А., Шамсутдинов С.В. Алгоритмы и специализированные устройства для корреляционного обнаружения и распознавания образов // Сб.научных трудов №22.-ТАИИ.-Тула.-2005.-С.10-15

59. Анкудинов К.А.,Шамсутдинов С.В., Сафоник И.В., Петренко И.Л. Алгоритм распознавания объекта по совокупности информативных признаков // Сб.научных трудов №22.-ТАИИ.-Тула.-2005.-С.21-27

60. Петренко И.Л., Буркин В.В., Шамсутдинов С.В. Анализ возможности обнаружения неподвижных наземных объектов // Сборник НТОРЭС им. А.С.Попова. Тула: ТулГУ. -2005 г.- С. 117-121.

61. Рославцев Д.С., Буркин В.В., Шамсутдинов С.В. Анализ методов рассеяния радиоволн радиолокационными объектами // Сборник НТОРЭС. Тула: ТулГУ. - 2005 г. // Известия Тульского ГУ, серия "Радиотехника и радиооптика". Тула: ТГУ.- 2005г.- С.71-76.

62. Петренко И.Л., Буркин В.В., Шамсутдинов С.В. Эффективные коэффициенты отражения и рассеяния радиоволн земной поверхностью // Сборник НТОРЭС им. А.С.Попова. Тула: ТулГУ. - 2005 г.- С.121-124.

63. Анкудинов К.А., Мамон Ю.И., Шамсутдинов С.В. Анализ возможностей новых информационных технологий для разработки алгоритмов распознавания радиолокационных целей // Известия Тульского ГУ, серия "Радиотехника и радиооптика". -Тула.- 2005г.- С.151-158.

64. Анкудинов К.А., Мамон Ю.И., Сафоник И.В., Шамсутдинов С.В. Оценка возможностей регистрации и обработки сверхширокополосных импульсных сигналов // Известия Тульского ГУ, серия "Радиотехника и радиооптика". Тула,- 2005г.- С. 129-134.

65. В.В. Богородский, Д.Б. Канарейкин, А.И. Козлов Поляризация рассеянного и собственного радиоизлучения земных покровов. Л.-гидрометеоиздат., 1981.-е. 279

66. Гусев К.Г., Филатов А.Д., Сополев А.П. Поляризационная модуляция М.:Сов.радио.1974 288с.

67. Hujnen J.R.- Phenomenological theory of radar target. -In; Electromagnetic scattering". New York., 1978. p 653-712.

68. Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин B.A. Поляризация радиолокационных сигналов -М.: Сов. радио. 1966. 440с.

69. Богородский В. В., Канарейкин Д. Б. , Козлов А. И. Поляризация рассеянного и собственного радиоизлучения земных покровов. -Л. Гидрометиздат, 1981.

70. Holm W.A., Barners R.M. On radar polarization mixed target statedekomposition techniques // Proc. IEEE National Radar Conf. 1988, p. 249-254

71. Giuli D., Gerardelli M., Dalle Mase E. "Performance oveluation of same adaptive polarization techniques"// In. Proc. IEEE Int. RadarConf. (London, U. K. Oct. 1982) p.76-81.

72. Poelman A., Guy J.K. "Polarization Information Utilization in PrimaryRadar.Fn Intriduction and Update to Activities an SHARE TechnicalCentre. Inverse methods in Electromagnetic Imaging", Bad windsheim, 1985.

73. Канарейкин Д. Б., Полянский В. А. Разложение флуктуирующей цели на статистически независимые цели, стабильные по поляризации, //радиотехника и электроника.-1989. т. 24.,N.8 с. 1530-1534.

74. Животовский Л. А. Декомпозиция и анализ флуктуирующих радиолокационных целей в антенном пространстве. // Радиотехника и электроника, 1988, N10-с. 1186-1191.

75. Козлов А.И., Данилов Ю.М. Некоторое свойства ковариационной матрицы рассеяния. // Радиотехника и электроника.-1986.Т.

76. Козлов А.И. Радиолокационный контраст двух объектов. // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1979., т. 22., N 7.- с. 63-67.

77. Boerner W.M., Hujnen J.R., Metchur N.C. "Polarization in radar targetreconstruction" /Final report The University of Illinois at Chicago, 1983.

78. Chan C.Y. "Studies on the power scattering matrix of radar target M. Sc. thesis (May 1981), communications Laboratory Electrical Engineering Department-University of Illinois at Chicago, Report No CL.-EMID-81-02.

79. Ioannidis G.A., Hammers D.E. "Optimum antenna polarizations for target, discrimination in clatter",.//IEEE Trans. Conf. London ,U. K., Okt. 1982), pp. 394-398.

80. Потехин B.A., Глухов A.H., Родимов А.П. К вопросу о поляризационной селекции радиолокационных сигналов. // Радиотехника и электроника -1969. N3. с. 434-440.

81. Нгуен Зи Линь. Поляризационная селекция радиолокационных сигналов на фоне активных помех. // Изв. вузов. Радиоэлектроника 1980. Nt 4 с. 98-101.

82. Фам Игок Тхай. Оптимизация антенны с управляемой поляризацией // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1983. N.2. - с. 34-38.

83. Poelman A.J. "Perfomance evaluation of two types of radar system, lavinga circular polarization facility" .Share Technical Memorandum TM-276(A0883 360), April 1971 (NATO Unclassified, limited distribution).

84. Горский А.Ф., Пасмуров А .Я. Применение поляриметрии для повышения вероятности обнаружения радиолокационных целей. // Изв. вузов, Радиоэлектроника. 1988. т31- N.4 - с. 76-77

85. Long M.W. "Newtype land and see clutter suppressor". //Rec. IEEE Int. radarConf., Arlington, Va, 1980, N.Y., 1980- pp. 62-66.

86. Poelman F.J. "Virtual polarization adaptation. A method increasing thedetection capability of radar system through polarization vector processing". // IEEE Proc., 1981. - vol.128. Pt-F, No. 5. pp. 261-270

87. Ляпин К. К., Полянский В. A. , Шишкин И.Ф. Селекция целей на фоне отражений от морской поверхности. // Радиотехника. 1974., т.29. N.2.

88. Guili D., Fossi М., Cherazdelli М. "Dopier polarization spectral resolution of radar signals". //Electron. Lett., 1984, 20, No 16 pp. 650 651.

89. Животовский Л. А. Повышение помехозащищённости РЛС при использовании поляризационно-модулированных зондирующих сигналов. //В. сб. "Усиление и преобразование радиосигналов " . Таганрог. 1975 с. 63-69

90. Татаринов В. И., Лукьянов С. П. Режекторная гребенчатая фильтрация поляризационно-модулированных сигналов. Изв. вузов. Радиоэлектроника- 1989. т.32. N.5-C. 3-8.

91. Novak L.M., Schtin М.В., Cardullo M.J. "Studies of target detection algorithms that use poldarimetric radar data".//IEEE Trans. Aerosp, Electron. Syst., 1989. Vol. 25, No. 2 - pp.150-165.

92. Джули Д. Поляризационное разнесение в радиолокации.// ТИИЗР, 1986. t.74.N.2. с. 6-34.

93. Cherardelli Н., iullii D.,Fossy М. "Suboptimal adaptive polarization cancellers for dual-polarization radars".// IEEE Proc.Vol. 135, No. 1. 1988. pp. 60-72.

94. Cherardelli H. , Giullii D. , Fossy M. , Pizzi F. "Experimental results on adouble polarization radar" //In Proc. roc. of Colloque Intern, sur le radar (Versailles, France, May 1984) -pp. 419-424.

95. Cherardelli H., Guillii D., Fossi M., Freni A. "Adaptive polarization for rejection of ground clatter" /Onde elect. -1989- 69, No. 6. pp. 5-10

96. Poelman A., Guy J.K. "Multinoch logic-product polarization suppression filters. A typical design exemple and its perfomance in a rain clutter eriviroment" .//IEEE Proc., 1984, F1131, No. 4, pp. 383-396

97. В ДАННОМ ЭКЗЕМПЛЯРЕ СБРОШЮРОВАНО1. Текст с приложениями