[发明专利]一种基于模拟退火算法的层状介质的波形反演方法

摘要

本发明公开一种基于模拟退火算法的层状介质的波形反演方法，本发明提供了一种基于模拟退火算法的层状介质的波形反演方法，该方法降低了算法复杂度、提高了收敛速度和增强了方法的薄层识别能力：1）本发明利用电磁波在各介质层中双程时延的先验信息，减少了波形反演的参数，降低了算法求解的复杂度，提高了反演效率；2）本发明利用非均匀变异思想，通过对模拟退火算法的扰动模型的改进，显著提高了收敛速度；3）本发明通过实际回波信号与模拟回波信号的差值，提取出被强回波覆盖的时延信息，增强了算法对薄层介质参数反演的适应能力，提高了算法的实用性。

主权项

1.一种基于模拟退火算法的层状介质的波形反演方法，其特征是，包括如下步骤：1)构建地下层状介质模型，通过探地雷达对构建模型进行探测，利用匹配滤波方法处理原始回波信号得到实际回波信号；2)对实际回波信号提取双程时延信息，设置循环控制变量，初始化各层介质介电常数的估计值，再根据双程时延信息和波速公式得到各层介质的估计厚度；3)利用估计的参数值对构建模型进行正演，获得模拟回波信号，并根据误差公式得到实际回波信号与模拟回波信号的误差大小；4)将步骤3)得到的当前误差与最大允许误差对比，若当前误差小，说明反演波形正确，估计的参数信息即为被测模型参数信息；若当前误差大，则按一定规则判定是否接受当前估计的参数信息；5)依据改进的扰动模型对估计参数进行干扰，产生新的估计参数，改进的扰动模型为：ε'＝ε+(T_k/T₀)^b·sgn(ζ‑0.5)(ε_max‑ε_min)   (3)式中：ε'表示扰动后新的模型介电常数，ε为扰动前的模型介电常数，T_k为循环控制变量的当前值(T_k逐渐变小)，T₀为循环控制变量的初始值，b为常数，sgn为符号函数，ζ为(0,1)区间上的随机值，ε_max和ε_min分别表示模型介电常数可取的最大值和最小值；6)重复步骤4)到步骤5)直到符合精度要求或迭代次数达到最大，保留误差最小的模拟回波信号；7)若迭代次数达到最大时依旧不符合精度要求，则利用保留的误差最小的模拟回波信号与实际回波信号进行差值处理，得到差值波形；8)对步骤7)得到的差值波形提取双程时延；9)利用之前步骤得到的所有时延信息，重复步骤3)到步骤8)，得到最优模拟回波信号，此时参数即为模型参数。