[发明专利]用于处理两层介质的多偏移距绕射叠加的成像方法

说明书

本发明提供了一种用于处理两层介质的多偏移距绕射叠加的成像方法，包括：将探测区域离散网格化，分成M*N个网格，每个网格作为一个子波源，其中M、N为正整数；对于第i个子波源，从预处理后的标准化探测仪数据集中确定该子波源被每个接收天线接收到的能量，获得该子波源在每帧数据中对应的能量，其中i＝1，2，……，M*N；对于第i个子波源，将该子波源在每帧数据中的能量按照帧数进行叠加，获得该子波源的总能量；以及遍历M*N个子波源，从而获得整个探测区域的地质情况进行成像。通过采用偏移成像中的绕射叠加方法，适用于具有一定高度、多偏移距、多输入多输出的雷达成像要求，且成像清晰，同时对于处理非均质、分层介质具有良好的优势。

技术领域

本发明属于地表和地下探测与成像领域，涉及一种用于处理两层介质的多偏移距绕射叠加的成像方法。

背景技术

月壤结构探测仪LRPR(Lunar Regolith Penetrating Radar)是一种基于嫦娥五号着陆器平台的无载频皮秒脉冲信号体制的高分辨率月壤表面穿透探测雷达，是实现嫦娥五号(CE-5)任务科学探测目标的重要载荷之一。月壤结构探测仪的探测任务是月球次表层结构探测，主要用于如下两个方面：月壤厚度和结构探测；以及为钻取采样过程提供信息支持。

月壤结构探测仪安装在着陆器地板上，距离月面高度约为90cm，由于着陆器系统是静止不动的，故月壤结构探测仪也在静止的状态下工作，采用12个超宽带时域天线组成天线阵列，通过电扫描的方式形成多偏移距的阵列雷达，其天线布局示意图如图1所示，能够实现每一个天线既能发射信号又能接收信号；当其中一个天线发射信号时，其余所有天线均能进行接收。故月壤探测仪具有如下探测特点：

(1)在静止状态下工作；

(2)阵列雷达；

(3)多偏移距，多个天线发射、接收；

(4)距离月面有一个不可忽视的高度，约90cm。

而现有的商业探地雷达通常在移动模式下工作，且只有一个发射天线和一个接收天线，目前大部分的成像技术均是针对商业探地雷达的，对于月壤结构探测仪的成像不适用，因此需要研究一种新的成像算法，来满足在静止状态下、距离地面有一定的高度、多偏移距、多输入多输出的阵列雷达成像需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供了用于处理两层介质的多偏移距绕射叠加的成像方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种用于处理两层介质的多偏移距绕射叠加的成像方法，包括：将探测区域离散网格化，分成M*N个网格，每个网格作为一个子波源，其中M、N为正整数；对于第i个子波源，从预处理后的标准化探测仪数据集中确定该子波源被每个接收天线接收到的能量，获得该子波源在每帧数据中对应的能量，其中i＝1，2，……，M*N；对于第i个子波源，将该子波源在每帧数据中的能量按照帧数进行叠加，获得该子波源的总能量；以及遍历M*N个子波源，从而获得整个探测区域的地质情况进行成像。

在本发明的一个实施例中，确定第i个子波源被每个接收天线接收到的能量的方法，包括：根据天线、折射点和聚焦点的几何位置关系确定第i个子波源和每个接收天线之间的射线传播路径。

在本发明的一个实施例中，两层介质分别为第一介质和第二介质，探测仪发射的信号从第一介质进入第二介质，发生折射，确定第i个子波源和每个接收天线之间的射线传播路径，包括：由入射角、折射角的定义以及斯涅尔定律确定第一介质和第二介质分界面的折射点。

在本发明的一个实施例中，按照如下公式确定所述第一介质和第二介质分界面的折射点：