Спосіб визначення швидкості поширення електромагнітної хвилі в грунті

Спосіб визначення швидкості поширення електромагнітної хвилі в ґрунті, який полягає в тому, що, перемішуючи георадар по поверхні ґрунту, у ряді положень антенної системи виконують підповерхневе радіолокаційне зондування ділянки місцевості, що містить радіолокаційно-контрастний об'єкт, розміри якого в напрямку, що збігається з напрямком маршруту зондування, значно менші довжини маршруту, будують георадіолокаційний профіль цієї ділянки місцевості, на якому об'єкт відображається гіперболоподібною кривою, за параметрами, що математично описують гілки гіперболи, обчислюють швидкість поширення еле U 1 3 20774 4 мовить зміну конструкції антенної системи, що напрямком маршруту зондування, значно менше істотно погіршить характеристики самої антенної довжини маршруту, будують георадіолокаційний системи. Крім того, участь оператора в підборі профіль цієї ділянки місцевості, на якому об'єкт параметрів контрольної гіперболи і суб'єктивність відображається гіперболоподібною кривою, за оцінки оператором ступеня збігу гілок гіперболопараметрами, що математично описують гілки подібної кривої і контрольної гіперболи не гарангіперболи, обчислюють швидкість поширення елетують точності визначення. ктромагнітної хвилі у ґрунті, відповідно до корисної Найбільш близьким до способу, що заявляєтьмоделі, зображення георадіолокаційного профілю ся, є спосіб визначення швидкості поширення елеавтоматично (без участі оператора) перетворюють ктромагнітної хвилі в ґрунті, який полягає в тім, до бінарного виду, який являє собою простір сигщо, переміщуючи георадар по поверхні ґрунту, у налів, у просторі сигналів виконують перетворення ряді положень антенної системи виконують підпоХо й одержують простір параметрів, у якому одній верхневе радіолокаційне зондування ділянки місгіперболі в просторі сигналів відповідає набір гіцевості, що містить радіолокаційно-контрастний перболічних кривих, що перетинаються поблизу об'єкт, розміри якого в напрямку, що збігається з однієї точки з координатами об'єкта, автоматично напрямком маршруту зондування, значно менше аналізують розподіл амплітуд елемента, що збидовжини маршруту, будують георадіолокаційний рає, уздовж прямої, що проходить перпендикулярпрофіль цієї ділянки місцевості, на якому об'єкт но лінії, що відповідає поверхні ґрунту, через точвідображається гіперболоподібною кривою, за ку, що відповідає максимальному значенню параметрами, що математично описують гілки елемента, що збирає, за допомогою ітераційної гіперболи, обчислюють швидкість поширення елепроцедури, яку виконують автоматично, підбирактромагнітної хвилі в ґр унті. Для цього на отримають значення швидкості поширення електромагніному георадіолокаційному профілі зверху гіперботної хвилі в ґр унті, домагаються найбільш вузької лоподібної кривої оператор георадару будує функції розподілу і симетричного вигляду цієї фунграфік контрольної гіперболи. Потім він підбирає кції в області точки з координатами об'єкта, швидпараметри контрольної гіперболи так, щоб на кості поширення електромагнітної хвилі в ґрунті, профілі гілки контрольної гіперболи збіглися з гіляку визначають, надають значення швидкості, заками гіперболоподібної кривої. За параметрами дане в ході останньої ітерації. контрольної гіперболи обчислюють швидкість поСуть корисної моделі пояснюється ілюстраціширення електромагнітної хвилі в ґрунті [Наприями. На Фіг.1, 2 зображена гіпербола на бінарному клад, Фин-кельштейн М.И., Мендельсон В.Л., Кузображенні профілю і зображення її простору патев В.А. Радиолокация слоистых земных раметрів. На Фіг.3-8 зображені варіанти простору покровов. - М.: Советское радио. - 1977. - 176с.. параметрів при різних значеннях швидкості електВладев М.Л., С таровойтов А.В. Георадиолокациромагнітних хвиль у ґр унті. На Фіг.9 зображена онные исследования верхней части разреза. - М.: блок-схема алгоритму автоматичного визначення Вид. Московського університету. - 1999. - 90с.. величини швидкості поширення електромагнітної Вопросы подповерхно-стной радиолокации / Під хвилі в ґрун ті. ред. А.Ю. Гринева. - М.: Радиотехника, 2005. Заявлена корисна модель реалізується в таС.344-372.]. Причиною, що перешкоджає застосукий спосіб. Автоматично за допомогою комп'ютерванню цього способу для автоматичного визнаної програми виконують наступну послідовність чення швидкості поширення електромагнітної хвидій: лі в ґрунті, є необхідність участі оператора в 1. Зображення георадіолокаційного профілю, підборі параметрів контрольної гіперболи. Крім що містить радіолокаційно-контрастний об'єкт, того, суб'єктивність оцінки оператором ступеня розміри якого в напрямку, що збігається з напрямзбігу гілок гіперболоподібної кривої і контрольної ком маршруту зондування, значно менше довжини гіперболи не гарантує точності визначення. маршруту, у комп'ютері автоматично перетворюНедоліки прототипу обумовлені складністю ють з напівтонового в дворівневе (або двоколірне) формального визначення критерію для створення зображення. Після перетворення (бінаризації) зоалгоритму автоматичної побудови контрольної браження об'єкта на профілі має вигляд, показагіперболи, гілки якої збігаються з гілками гіпербоний на Фіг.1. Тут s 0 і t 0 - координати об'єкта. лоподібної кривої. 2. Виконують перетворення Хо [Фу К., ГонсаВ основу корисної моделі поставлена задача лес Р., Ли К. Робототехника: Пер. с англ. - М.: Мир, удосконалити спосіб визначення швидкості поши1989.], суть якого полягає в наступному. рення електромагнітної хвилі в ґрунті шляхом авПрипустимо, що s 0 і t0 - це координати локальтоматизації процесу аналізу георадіолокаційного ного об'єкта Р на георадіолокаційному профілі, s зображення, що забезпечить підвищення точності поточне положення центра антенної системи геовизначення швидкості поширення електромагнітрадару, t - час приходу сигналу, відбитого від об'ної хвилі в ґрун ті. єкта (Фіг.1). Відстань D (у метрах), що проходять Поставлена задача вирішується тим, що у віелектромагнітні хвилі від об'єкта до центра антендомому способі визначення швидкості поширення ної системи, виражається наступним рівнянням: електромагнітної хвилі в ґрунті, який полягає в 2 æt nö тому, що, переміщуючи георадар по поверхні ґру(1) D = (s - s0 )2 + ç 0 ÷ , нту, у ряді положень антенної системи виконують è 2 ø підповерхневе радіолокаційне зондування ділянки де n - швидкість поширення електромагнітних місцевості, що містить радіолокаційно-контрастний хвиль у ґр унті. Час приходу відбитого імпульсу t(s) об'єкт, розміри якого в напрямку, що збігається з 5 20774 6 елементів, що збирають. На Фіг.6, 7, і 8 приведені також графіки зміни максимального значення еле2 2 æt nö æt nö 2 (s - s0 )2 + ç 0 ÷ 4 (s - s0 )2 + ç 0 ÷ (2) ментів, що збирають - ВПЗЕ (перетин тривимірно2D è 2 ø è 2 ø , t(s) = = = го простору параметрів (s 0, t0, S) площиною t0S по n n n прямій s 0=s'0 перпендикулярно до площини s 0t0). Після перетворення одержуємо: Поруч з малюнками зазначені відповідні їм зна4 t(s) = (s - s0 )2 + t 2 . чення n. (3) 0 Добре видно, що при точному збігу реального n2 значення n і значення швидкості, яке використовуФормула (3) описує рівняння гіперболи на вихідному зображенні. валось при обчисленнях - n в, ВПЗЕ представлений Формула, що описує гіперболу в просторі папіком великої амплітуди, розташованим на позиції раметрів після перетворення Хо, має відповідно t'0 (Фіг.7). Якщо n в>n, то S(t 0)=0 на ділянці від 0 до наступний вигляд: t'0. При збільшенні t0 значення S(t0) спочатку швидко збільшуються, а потім спадають (див. Фіг.6). 4 t(s0 ) = (s - s0 )2 + t 2 . (4) Розрахунки, виконані при інших n, показують, що 2 n чим ближче n в до n, тим швидше зростає і спадає Таким чином, гіперболі в просторі сигналів у S(t0). Якщо ж n в