[發(fā)明專利]一種基于CMP模型與參數(shù)搜索OMP算法的分層介質(zhì)參數(shù)反演方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210773020.7
• 申請(qǐng)日: 2022-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115308735A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊小鵬;渠曉東;劉仁杰;蘭天;曾小路
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S13/88
• 分類(lèi)號(hào): G01S13/88;G01S7/41
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李?lèi)?ài)英

1.一種基于CMP模型與參數(shù)搜索OMP算法的分層介質(zhì)參數(shù)反演方法，其特征在于該方法的步驟包括：

步驟1，構(gòu)建多層CMP模型的傳播時(shí)延；

步驟2，根據(jù)步驟1構(gòu)建的傳播時(shí)延，構(gòu)建多層CMP模型的稀疏向量；

步驟3，根據(jù)步驟2得到的多層CMP模型的稀疏向量，構(gòu)建多層CMP稀疏模型；

步驟4，根據(jù)步驟3構(gòu)建的多層CMP稀疏模型利用OMP算法進(jìn)行參數(shù)反演，得到反演參數(shù)；

步驟5，根據(jù)步驟4得到的反演參數(shù)對(duì)道路結(jié)構(gòu)的檢測(cè)進(jìn)行指導(dǎo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于CMP模型與參數(shù)搜索OMP算法的分層介質(zhì)參數(shù)反演方法，其特征在于：

所述的步驟1中，構(gòu)建多層CMP模型的傳播時(shí)延的方法為：

第1個(gè)分層界面反射波的傳播時(shí)延為：

其中，d₁,ε_r1分別表示第一層介質(zhì)的厚度與相對(duì)介電常數(shù)，c表示光速，2L_j表示第j道A-scan的天線收發(fā)間距，n表示探地雷達(dá)測(cè)量的A-scan道數(shù)；

第K個(gè)分層界面反射波的傳播時(shí)延表示為：

其中，d_k,ε_rk分別表示第k層介質(zhì)的厚度與相對(duì)介電常數(shù)，x₁,x₂,...,x_K表示電磁波在第1,2，...K個(gè)分層介質(zhì)內(nèi)的橫向偏移距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于CMP模型與參數(shù)搜索OMP算法的分層介質(zhì)參數(shù)反演方法，其特征在于：

所述的x₁,x₂,...,x_K的確定方法為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種基于CMP模型與參數(shù)搜索OMP算法的分層介質(zhì)參數(shù)反演方法，其特征在于：

所述的步驟2中，構(gòu)建多層CMP模型的稀疏向量的方法為：

基于單層CMP模型，k＝1，假設(shè)第1層介質(zhì)參數(shù)分別為d＝[d_1,1,d_1,2,...,d_1,M1]，其中M₁,M₂分別為厚度與等效介電常數(shù)的網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)，離散間隔分別為Δd₁,Δε_r1，則介質(zhì)參數(shù)組合表示為[(d_1,1,ε_r1,1),(d_1,1,ε_r1,2),...,(d_1,1,ε_r1,M2),(d_1,2,ε_r1,1)...,(d_1,M1,ε_r1,M2)]，反射波時(shí)延表示為：

F₁＝[T₁(d_1,1,ε_r1,1,L_j),T₁(d_1,1,ε_r1,2,L_j),...,T₁(d_1,1,ε_r1,M2,L_j),T₁(d_1,2,ε_r1,1,L_j)...,T₁(d_1,M1,ε_r1,M2,L_j)]

基于K層CMP模型，假設(shè)已知前K-1層介質(zhì)的厚度與相對(duì)介電常數(shù)，其中k＝K，設(shè)第K層介質(zhì)的厚度與相對(duì)介電常數(shù)分別為d＝[d_K,1,d_K,2,...,d_K,M1]，離散間隔分別為Δd_K,Δε_rK，則介質(zhì)參數(shù)為[(d_K,1,ε_rK,1),(d_K,1,ε_rK,2),...,(d_K,1,ε_rK,M2),(d_K,2,ε_rK,1)...,(d_K,M1,ε_rK,M2)]，反射波時(shí)延表示為：

F_K＝[T_K(d_K,1,ε_rK,1,L_j),T_K(d_K,1,ε_rK,2,L_j),...,T_K(d_K,1,ε_rK,M2,L_j),T_K(d_K,2,ε_rK,1,L_j)...,T_K(d_K,M1,ε_rK,M2,L_j)]

其中，反射時(shí)延中涉及的折射點(diǎn)位置由前K-1層介質(zhì)參數(shù)與第K層假設(shè)參數(shù)聯(lián)合計(jì)算得到；

根據(jù)CMP模型推導(dǎo)得到的反射波時(shí)延集合F_K，K層CMP模型的稀疏向量表示為：

其中，N為頻域采樣點(diǎn)數(shù)，f₁,f₂,...,f_N為頻域采樣值，且f_i＝f₁+(i-1)Δf，f_i表示第i個(gè)頻點(diǎn)采樣值，Δf為頻域采樣間隔。