无线电波透视资料处理技术展望

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国内研究较多的是基于场强衰减系数变化的层析成像技术，根据各点采集到的场强值，利用代数重建技术(ART)和联合迭代重建技术(SIRT)进行反演成像便可得到观测区的衰减系数分布，从而分辨异常区域。衰减系数层析成像利用了电磁波信号强度的衰减差异，而信号的频率域的信息却被忽略了。近几年，国外将无线电波透视信号的频率和相位成分进行了研究，得到了质心频移层析成像技术和相位层析成像技术，与衰减系数层析成像相比，质心频移进行成像受几何扩散、仪器响应、天线耦合和发射源形式的影响较小，相位层析成像反演结果比衰减系数层析反演结果在分辨目标体几何形状方面更加可靠和准确。

质心频移层析成像技术

质心频移成像技术最先应用于跨孔雷达的成像［3］。国内刘广亮、于师建等在频域内对信号质心频移进行了数值模拟，结果表明质心频率向零点发生了明显的漂移，验证了质心频移理论的正确性［8］。可以看出fR为接收频谱的质心频率,由式（7）看出fR的值比fs的值减小了,也可以说质心频率向频率轴的零点漂移了。研究表明，在频率域内利用质心频移进行成像受几何扩散、仪器的响应、天线的祸合和发射源形式的影响较小［4］。质心频移层析成像需要记录电磁场的波形变化，利用傅里叶变换将时间域的波形转化到频率域，然后再进行频谱分析计算质心频率，但目前国内现有的无线电波坑透仪器只能记录接收到的电磁波强度，无法记录波形，所以要想使质心频移技术真正应用于实际生产，首先需要研制能记录电磁波波形的坑透仪器。

相位层析成像技术

电磁波经过断层、剪切破碎带、陷落柱等地质异常区域时，其振幅衰减的同时相位也将发生改变。目前国内层析成像软件均基于电磁波场强衰减系数进行反演成像，而电磁波的相位的变化却被忽视。相位层析成像在诸如美国、日本等发达国家都已经实现,但在包括我国在内的许多国家对相位层析成像的研究还相当有限。国外已经利用全波层析成像反演代码实现了相位层析成像。全波层析成像算法不需要假设射线的传播路径为直线，并且能够分辨异常区同时存在的多种异常体，这种算法需要准确测得电磁波的振幅和相位值。通过全波层析成像反演得到的图像比通过ART算法反演得到的图像分辨率更高，异常区边界更加清晰准确［9］。研究表明,相位电磁波层析反演结果比衰减系数层析反演结果在分辨目标体几何形状方面更加可靠和准确［1］，所以对电磁波层析成像研究相对落后的我国来说,相位层析成像的研究尤其必要。

无线电波透视资料处理方法经过几十年的发展，由最开始的人工绘制平面交会图发展到现在的计算机层析成像技术，其解释的效率和准确性都有了很大的提高。尤其是层析成像技术的出现，使得无线电波透视资料处理结果更加形象直观，便于解释。利用电磁波场强衰减系数进行成像，是目前国内使用最多的无线电波透视资料处理方法，这种方法经过这些年的发展已经较为成熟，但由于受数据采集过程中各种干扰因素的影响，资料反演处理的结果在准确性和分辨率方面仍然需要提高。

质心频移层析成像和相位层析成像技术是近几年发展起来的新的层析成像方法，国外已经取得了很多研究成果，并且已经应用于实际生产，国内研究却较少。质心频移进行成像受几何扩散、仪器的响应、天线的祸合和发射源形式的影响较小［8］，相位层析成像反演结果比衰减系数层析反演结果在分辨目标体几何形状方面更加可靠和准确。但这两种方法要求无线电波透视仪器能够记录接收到的电磁波波形，相位层析成像还需要记录初至波的相位，需要仪器的发射机和接收机能够同步工作。目前国内的无线电波透视仪器仅能记录电磁波的场强值，所以今后要加大无线电波透视仪器的研发力度，同时要研制相应的资料处理软件。（本文作者：贾树林单位：山西长治王庄煤业有限责任公司）