工作面复杂构造坑透及反射槽波透明化探测研究

煤矿井下工作面内部发育的复杂地质构造是威胁安全回采的重要因素,为保证工作面安全回采,提高探测精度,达到透明化探测目的,采用坑透和反射槽波两种物探手段相结合对工作面进行了探测研究。首先讨论了坑透和反射槽波的相关理论,分析了电磁波收敛成像算法和弹性波偏移成像算法,研究了坑透场强衰减规律和衰减系数。然后,对反射槽波探测数据进行了滤波和散射压制处理,发现两种方法相结合明显提高了分辨率。最后在理论研究的基础上,对某矿8115工作面进行透明化探测,坑透探测结果圈定异常区分布范围,反射槽波探测结果定性确定异常体属性,圈定6处异常,后经矿方钻探验证,探测结果与实际揭露情况相吻合,达到了透明化探测效果。研究表明:采用坑透与反射槽波探测工作面内部发育的复杂构造可达到确定异常体性质的效果,精度得以提升,切实为工作面安全回采提供了可靠地质资料,推广价值高。     

用二维逆Born近似法对杆中方形缺陷的重构

为了重构弹性介质中散射体的形状,在三维弹性波散射问题的Born近似解基础上,进一步分析了在纵波入射条件下二维散射问题的Born近似解,对铝质长杆中的方形空穴缺陷的散射场情况进行了对比分析．提出了在低频下识别缺陷几何特征的二维逆Born近似法,并用此法对铝质长杆中的3种方形空穴缺陷作了计算机模拟．模拟的结果说明用二维逆Born近似法对缺陷几何特征的识别是有效的．     

匀加速旋转目标ISAR成像的横向分辨率

对于机动目标,目标相对于雷达的转动在一定条件下近似为匀加速转动,运动补偿后目标各散射点回波多普勒频移可近似为线性函数．该文研究了此时逆合成孔径雷达（ＩＳＡＲ）成像的方法,讨论了横向分辨率和旋转角度的关系,并证明了在一般情况下和匀速转动时的关系是一样的     

层状介质模型的散射波场

运用逆散射序列方法能去除自由表面和内部多次波。通过研究正散射序列的性质,讨论了散射序列与一次波和多次波的关系,指出了用散射理论描述多次波和一次波的步骤和方法,讨论了Born近似与逆散射序列成像之间的差异。研究结果表明：Born近似成像法仅对于小扰动量适用,对于大扰动量,Born近似值会产生较大的误差,而运用逆散射序列成像可以得到模型参数的精确值。     

均加速旋转目标ISAR成像的横向分辨率

对于机动目标,目标相对于雷达的转动在一定条件下近似为均加速转运,运动补偿后目标各散射点回波多普勒频移可近似为线性函数。该文研究了此时逆合成孔径雷达（ＩＳＡＲ）成像的方法,讨论了横向分辨率和旋转角度的关系,并证明了在一般情况下和均速转动时的关系是一样的。     

埋藏目标的电磁逆散射

基于Ｎｅｗｔｏｎ－Ｋａｎｔｏｒｏｖｉｔｃｈ方法讨论了一种二维埋藏目标（埋于均匀介质体中的多导体或介质目标）的几何形状和物理特性的普遍重建方法．从非线性积分方程出发，以算子的形式推导出逆散射问题的迭代处理过程，同时得到了关于目标特性函数的Ｆｒéｃｈｅｔ导数．为克服逆问题中的病态问题，连续采用多方向平面波照射目标，并引入一种迭代算法求解线性函数的逆．一些散射目标的重建结果表明了该方法的可行性和灵活性     

二维分形表面电磁散射特性

为深入研究电磁波、光波探测信号与不规则背景表面之间的相互作用机理及物理本质,以便给雷达目标探测、不规则材料表面的探测与遥感提供必要的散射模型,对具有分形维度的二维粗糙表面采用带限Weierstrass函数进行建模,推导了基于基尔霍夫近似理论的二维粗糙面散射场,在HH极化条件下,给出了该分形面的电磁平均散射系数和平均强度系数,通过理论分析和数值计算讨论了粗糙面散射特性与谐波数、入射波波长、面分维等其他参量之间的关系.结果表明,随着分维和谐波数的增大,除镜向反射以外,散射强度的幅值及其旁瓣分量是增大的.为基于表面散射强度重构粗糙面的相关统计参数提供数据.     

一种基于时频分析的自适应积累成像算法

为改善基于时频分析的逆合成孔径雷达（ISAR）瞬时成像算法的性能，提出了一种基于时频分析的ISAR积累成像算法．该算法利用回波相关系数门限自适应调整积累范围，并结合图像熵法对积累范围内由时频分析得到的距离-瞬时多普勒像进行叠加成像．该算法可适用于机动目标和平稳目标的ISAR成像，其成像清晰度优于传统距离-多普勒算法．     

基于瞬时幅度和调频率估计的机动目标成像方法

逆合成孔径雷达（ISAR）机动目标成像受到研究者的广泛重视,在已有的机动目标成像算法中,通常假设在综合孔径处理期间,各距离单元内各散射回波是等幅线调频信号,在实际中,以上假设仅是近似成立,基于此假设的机动目标成像算法难以得到目标的较高质量的像。文中采用更精确的信号模型——多分量调幅-线性调频（AM-LFM）信号表示实际机动目标的各距离单元回波,并提出一种瞬时幅度和调频率参数估计的快速算法,通过这些信号参数,得到了机动目标的高质量的动态ISAR像序列,以利于目标识别,而且运算量比已有算法要小。     

ISAR成像中散射点越分辨单元走动校正算法

从目标回波的精确模型入手,探讨了在逆合成孔径雷达成像中散射点越分辨单元走动校正算法与常规距离多普勒算法、极坐标插值算法在处理散射点越分辨单元走动方面的差异,并从最大成像范围及算法对模型的依赖等方面对这些算法进行比较．结果表明,散射点越分辨单元走动校正算法适宜于逆合成孔径雷达成像中散射点走动的校正．     

基于采样点曲面重构的拓扑算法的研究

针对带噪声点的点云数据提出了一种曲面重构的新算法，称为TSR Topological Surface Reconstructor（拓扑曲面重构算法）．这种算法避免了在很多重构算法中一般使用的如单元格标记以及距离函数近似的大量计算．定义在Delaunay四面体拓扑元素中的一个离散的Morse函数可以计算一个算法所使用的离散的梯度域。决定哪些面属于多面近似．离散Morse理论为该种方法提供了基础，它为算法提供了一个拓扑框架来导出一个曲面的分段线性近似．最后提供了一些重构的结果，并把TSR的性能与其它某些点集重构算法进行了比较．     

基于偏移反过程的一次反射波模拟

针对当前描述线性化反射波传播的数学物理方程不明确的问题,提出基于地下介质反射率函数的一次反射波方程.该线性化模拟方法是在Born近似下,以地震波传播的散射理论为基础,利用高频近似理论对地下速度扰动的空间变化进行近似,定义反射率函数,再由散射波传播方程推导得到线性化一次反射波传播方程.反射波场的形成与逆时偏移有相反的数学物理过程,是由空间域的成像结果获得数据域的地震记录,故该线性化模拟方法也可称为逆时反偏移(RTDM).数值试验结果表明,一次反射波模拟方法获得的地震数据具有较高的精度和稳定性,能够得到振幅和相位信息准确的反射波场.     

一种基于FrFT的ISAR多目标成像方法

针对逆合成孔径雷达（IsAR）同一波束内多个运动目标在距离上重叠时的成像问题,提出了一种基于分数阶傅里叶变换（FrFT）的ISAR多目标成像新算法．首先建立多目标回波模型,通过分析各目标平动多普勒历程差异,得出各目标回波在同一距离门内均可近似为一组线性调频信号的结论．然后结合FrFT和Clean思想（FrFT-Clean）对多目标回波信号中各个目标的回波分量进行分离,最后用常规算法对各个单目标分别进行成像．仿真结果验证了该方法的有效性．     

基于偏移反过程的一次反射波模拟

针对当前描述线性化反射波传播的数学物理方程不明确的问题,提出基于地下介质反射率函数的一次反射波方程.该线性化模拟方法是在Born近似下,以地震波传播的散射理论为基础,利用高频近似理论对地下速度扰动的空间变化进行近似,定义反射率函数,再由散射波传播方程推导得到线性化一次反射波传播方程.反射波场的形成与逆时偏移有相反的数学物理过程,是由空间域的成像结果获得数据域的地震记录,故该线性化模拟方法也可称为逆时反偏移(RTDM).数值试验结果表明,一次反射波模拟方法获得的地震数据具有较高的精度和稳定性,能得到振幅和相位信息准确的反射波场.这对解决数据匹配问题的地震数据处理技术具有重要意义.     

粗糙面电磁散射的SSA方法研究

采用小斜率近似方法研究了粗糙面的电磁散射问题，给出了小斜率近似下散射截面的级数展开，得到了满足高斯谱分布的导体粗糙面一阶、二阶、三阶小斜率近似下双站散射截面结果，同时将小斜率近似与考虑遮蔽效应的基尔霍夫近似和有关实验测量结果作了比较，研究表明，小斜率近似在整个入射角范围内较为准确，在散射角较大时与实际测量结果也较为吻合，小斜率近似是一种处理粗糙面电磁散射问题的较好方法。     

粗糙面散射物理光学近似条件中的曲率修正

根据粗糙面的一阶导数和二阶导数相关理论，对粗糙面散射物理光学近似条件中的经典曲率计算方法进行了修正，它适用于自然界中的大多数粗糙面的曲率计算。同时还得到了工程上较易计算的零阶、一阶和二阶的曲率修正近似公式，对物理光学近似条件下均方根斜率较小时的曲率修正近仅公式进行了分析。     

求解有约束非线性规划问题的新算法

提出了一种针对目标函数、约束条件都是非线性的非线性规划问题的新算法。此算法主要是利用可分离函数和近似求解的思想来求解问题。数值计算结果显示,该方法是可行和有效的。     

基于瞬时谱估计的ISAR距离瞬时多普勒成像算法

在假定散射点回波近似为线性调频信号,并结合逆合成孔径雷达（ＩＳＡＲ）成像中的特殊性（如散射点越距离单元走动）的情况下,提出了基于自适应ＬＦＭ信号分量的“ＣＬＥＡＮ”技术估计回波的瞬时频率,从而得到目标高分辨率的距离瞬时多普勒图像;实验ＩＳＡＲ数据的处理结果表明,该方法是有效的     

不完备信息系统的下近似分布约简与规则

研究了不完备信息系统的知识发现问题．将带有未知数据的不完备信息系统看作集值信息系统，提出了一种新的约简方法一下近似分布约简，给出了判定定理，并根据约简方法给出了下近似分布规则的定义、辩识函数以及对象x所支持的所有下近似分布规则的方法．证明了完备信息系统协调时，x-下近似分布规则是x-确定规则，说明了下近似分布规则是确定规则的推广。     

小斜视角的MIMO雷达波数域成像方法

针对传统逆合成孔径雷达（ISAR）成像技术存在的运动补偿难题，通过使用确定性阵列与单次快拍并行空间采样取代传统IsAR中的非确知性合成阵列与长时间多脉冲采样，给出了一种MIMO雷达波数成像方法．该成像方法利用发射／接收阵元的角度分集和信号分集，在单次快拍观测期间即可实现目标散射函数波数域二维支撑域上的有效观测，避免了ISAR成像中对目标运动的补偿难题．仿真验证了该方法的可行性．