[发明专利]一种基于FETD与FDTD耦合的二维模型的探地雷达正演方法

摘要

本发明公开了一种基于FETD与FDTD耦合的二维模型的探地雷达正演方法，包括以下步骤：加载二维模型参数；将探地雷达数值模拟区域分为模型区域和扩展区域；采用非结构化三角形单元对模型区域进行剖分，采用规则网格对扩展区域进行剖分；设置测量点，在与测量点对应的位置加载激励源；设置初始时间步之前所有时间的电场与辅助场分量均为零，根据FDTD辅助场时间步进公式更新辅助场，根据FETD主场时间步进公式更新电场，直到最大时间步为止，得到测量点处各个时间步的电场值；根据各个测量点处所有时间步的电场值得到探地雷达正演剖面图。本发明拟合精度高、计算快速。

主权项

1.一种基于FETD与FDTD耦合的二维模型的探地雷达正演方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、加载二维模型参数；步骤2、将探地雷达数值模拟区域分为模型区域和扩展区域；模型区域即二维模型所处区域；扩展区域是根据边界物性参数对模型区域进行扩展得到，包括过渡区域和PML区域，其中过渡区域为设置于PML区域和模型区域之间的一个有限宽度的区域；采用非结构化三角形单元对模型区域进行剖分，采用规则网格对扩展区域进行剖分，得到多个离散网格节点；步骤3、自左向右设置M个测量点，即M个探地雷达接收天线位置，以及与M个探地雷达接收天线位置一一对应的M个探地雷达发射天线位置；初始化测量点序号m＝1；M为大于或等于1的整数；M个测量点分别设置于M个离散网格节点处；步骤4、在第m个探地雷达发射天线位置加载激励源，计算与其对应的第m个测量点处各个时间步的电场值；4.1、设置n为时间步序号，n的取值范围为[1，N]，N为最大时间步；设置第1个时间步及第1个时间步之前所有时间的电场与辅助场分量均为零；初始化时间步序号n＝1；4.2、根据FDTD辅助场时间步进公式，使用第n个时间步的电场和第n‑1/2个时间步的辅助场，更新第n+1/2个时间步的辅助场；其中，第n个时间步的电场，是由探地雷达数值模拟区域中所有离散网格节点第n个时间步的电场z方向分量组成的列向量；第n‑1/2个时间步的辅助场，是由探地雷达数值模拟区域中所有离散网格节点第n‑1/2个时间步的辅助场v方向分量组成的列向量，v＝x,y；4.3、根据FETD主场时间步进公式，使用第n‑1及第n个时间步的电场和第n+1/2个时间步的辅助场更新第n+1个时间步的电场；4.4、令n＝n+1，返回步骤4.2，直到达到最大时间步为止；4.5、分别从各个时间步的电场中提取出第m个测量点处各个时间步的电场值；步骤5、判断当前测量点是否为最后一个测量点，即是否有m＝M，若是则转步骤6，否则令m＝m+1，返回步骤4；步骤6、根据各个测量点处所有时间步的电场值得到探地雷达正演剖面图。