Анализ характеристик подповерхностного радиолокатора в частотной области тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ин<аш»ут А д (ГОСУДАРСТВЕННЫЙУНИВЕРСИТЕТУ» 0

1 3 ЦЕН 2П№

На правах рукописи УДК 621.396.96

Крампульс Андрей Юрьевич

АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ПОДПОВЕРХНОСТНОГО РАДИОЛОКАТОРА В ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ

Специальность: 01.04.03 - радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 2000

Работа выполнена в Московском физико-техническом институте (Государственном университете)

Научный руководитель: к. т.н., доцент Чубинский Н.П.

Официальные оппоненты: д. т. н., профессор Павельев В. А.

д. т. н., профессор Ильин Ю. А.

Ведущая организация: Институт радиотехники и электроники РАН

Защита состоится «Ц» декабря 2000 г. в '¡0 часов на заседании диссертационного совета К 063.91.02 при МФТИ по адресу 141700 Московская область, г. Долгопрудный, Институтский пер., д. 9, МФТИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МФТИ

Автореферат разослан

«А»

ноября 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К 063.91.02 к. ф.-м. н.

Коршунов С. М.

<0.3 с уе, о

АННОТАЦИЯ

В частотной области построена модель подповерхностного радиозондирования, позволяющая определять основные параметры отраженного объектом сигнала, а также оценить максимальную глубину зондирования и разрешающую способность. Обосновано применение сверхширокополосных (СШП) сигналов для радиолокационного зондирования сред с частотно-зависимым поглощением. Физически обоснованы требования по выбору частотного диапазона подповерхностного радиолокатора (георадара) и учету частотных характеристик отражения объектов в данной модели, которые дают возможность корректно установить их влияние на характеристики обнаружения и разрешения радиолокатора, а также идентификацию объектов. При построении модели использованы данные экспериментальных измерений и теоретического анализа. Исследованы возможности модификации частотного тракта подповерхностного радиолокатора (относительного смещения частотных диапазонов излучающей и приемной антенн) с целью улучшения его характеристик обнаружения и разрешения. Проанализированы основные виды помех и шумов, затрудняющих обработку сигналов в подповерхностной радиолокации, и приведены некоторые методы их подавления. Предложен метод оптимизации накопления данных при проведении измерений с помощью георадара, сокращающий время измерений и одновременно улучшающий соотношение сигнал/шум.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В настоящее время области применения подповерхностной радиолокации чрезвычайно многочисленны. Можно выделить два основных направления. Первое связано с поиском и прослеживанием различного рода объектов, локальных и протяженных. Это определение положения инженерных коммуникаций под землей, контроль состояния (неразрушающий контроль) дорожных покрытий, железнодорожных насыпей, мостов, стен зданий и других сооружений, упреждающее зондирование при проходке туннелей, использование георадара для археологических изысканий, поиска пустот, тайников, кладов, мин (в том числе диэлектрических). Второе направление связано с решением геологических и гидрогеологических задач. Это зондирование снежного покрова, пресных и соленых льдов, торфяников, определение границы

оттаивания вечной мерзлоты, геологического строения верхнего слоя земли, зондирование границ слоев и рудных тел из скважин (в том числе на больших глубинах до 3-5 км). Бурный рост интереса к подповерхностному зондированию в последнее десятилетие обусловлен как важностью его многочисленных применений, так и технологическими достижениями в электронике и микропроцессорной технике. Поэтому актуальным в настоящее время является построение моделей подповерхностного зондирования, адекватно описывающих его наиболее важные характеристики с использованием минимального количества параметров. Анализ влияния основных компонентов радиолокаторов подповерхностного зондирования и различных параметров проведения подповерхностных радиолокационных измерений позволяет выделить важнейшие из них, тем самый упростив модель, но сохранив возможность предсказывать характеристики обнаружения и разрешения подповерхностного радара для различных сред и объектов. Большинство работ, посвященных разработке таких моделей, сосредотачивает основное внимание на характеристиках антенн и дисперсионных свойствах среды.

Цель работы

Целью данной работы является построение в частотной области модели подповерхностного радиозондирования, не требующей значительных вычислительных мощностей, позволяющей судить не только об амплитуде отраженного объектом сигнала, но и его форме и длительности, то есть позволяющей получить представление о максимальной глубине зондирования и разрешающей способности, а также дать обоснование критерию для идентификации наблюдаемых объектов. Анализ дисперсионных свойств грунтов, частотных характеристик СШП антенн и построение простых моделей их электрических характеристик необходимы для обобщения результатов для широкого класса подповерхностных радиолокаторов, использующих антенны различных конструкций, различные виды модуляции, и работающих на различных поглощающих средах. Для построения адекватной модели требовалось исследовать частотные характеристики отражения объектов и введение их в данную модель, что может представлять дополнительные возможности для оценки влияния свойств объектов на характеристики обнаружения и разрешения радиолокатора и для различения объектов при анализе реальных данных подповерхностных радиолокационных измерений. Использование данных экспериментальных измерений при построении моделей частотных характеристик фунта и антенн, а также использование реальных результатов подповерхностного радиозондирования дает уверенность в том, что построенная модель подповерхностного

зондирования адекватно отражает работу реальных конструкций георадаров.

Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту

1. На основании экспериментальных данных и теоретического анализа построена модель подповерхностного зондирования при использовании сверхширокополосных сигналов, учитывающая основные составляющие сквозного частотного тракта георадиолокатора: частотные характеристики антенн, дисперсионные свойства грунта и спектральные характеристики сигналов, отраженных характерными объектами.

2. В данной модели впервые проведен учет влияния частотных и поляризационных характеристик отражения объектов на характеристики обнаружения и разрешения радиолокатора, а также указаны критерии для идентификации отдельных классов объектов при анализе реальных данных подповерхностных радиолокационных измерений.

3. Впервые исследованы возможности модификации сквозного тракта георадара (относительного смещения частотных диапазонов излучающей и приемной антенн) с целью увеличения максимальной глубины зондирования и улучшения разрешающей способности. Установлены условия, при которых может быть достигнуто улучшение характеристик обнаружения и разрешения георадара.

4. Впервые предложен метод оптимизации числа накоплений данных при георадиолокационных измерениях, позволяющий достигнуть уменьшения полного времени проведения измерения, при этом значительно улучшив отношение сигнал/шум на заданном интервале временных задержек.

Практическая ценность

Учет вклада частотных и поляризационных характеристик объектов представляет дополнительные возможности использования построенной модели для оценки влияния свойств объектов на характеристики обнаружения и разрешения радиолокатора и для идентификации объектов при анализе реальных данных подповерхностных радиолокационных измерений.

Установлены условия, при которых может быть достигнуто улучшение характеристик обнаружения и разрешения георадара при модификации его сквозного частотного тракта.

Предложенный метод оптимизации числа накоплений данных при георадиолокационных измерениях позволяет достигнуть уменьшения

полного времени проведения измерения, при этом значительно улучшив отношение сигнал/шум.

Полученные в диссертационной работе результаты использованы для усовершенствования георадаров, разработанных и изготовленных в МФТИ. Эти георадары были использованы в РосдорНИИ для оперативного контроля состояния автомагистралей (1996-2000 г.г.), ЗАО «Геологоразведка» для упреждающего контроля состояния грунта при проходке туннелей в г.Москве (1997-2000 г.г.) и для решения других инженерных задач.

Апробация работы

Материалы, изложенные в диссертационной работе, докладывались на следующих конференциях:

1. International Workshop on Advanced Electronics Technology, Moscow, 1995

2. XXXIX Научная конференция МФТИ, 1996

3. «Георадар в России», Геологический факультет МГУ, 1996

4.6th International Conference on Ground Penetrating Radar, Sendai, Japan, 1996

5. XL Научная конференция МФТИ, 1997

6. LII Научная сессия РНТОРЭС им. А. С. Попова, 1997

7.7th International Conference on Ground Penetrating Radar, Lawrence, Kansas,

USA, 1998 (2 доклада) 8.4th Annual Meeting of Environmental and Engineering Geophysics Society

(European section), Barcelona, Spain, 1998 (2 доклада) 9.4th International Symposium of SEGJ, Tokyo, Japan, 1999

10. LIV Научная сессия РНТОРЭС им. А. С. Попова, 1999

11. 5th Annual Meeting of Environmental and Engineering Geophysics Society (European section), Budapest, Hungary, 1999

12. «Георадар в России-2000», Геологический факультет МГУ, 2000(2 доклада)

13. 8th International Conference on Ground Penetrating Radar, Gold Coast, Australia, 2000 (3 доклада)

14. SPIE International Conference on Subsurface Sensing Technologies and Applications, San Diego, California, USA, 2000

Публикации

По результатам диссертации опубликовано 6 печатных работ.

1. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Моделирование отражения от диэлектрического слоя в поглощающем полупространстве // Междуведомственный сборник МФТИ «Проблемы распространения и дифракции электромагнитных волн», Москва, 1995, с. 81-84

2. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Экспериментальное исследование характеристик широкополосных щелевых антенн, работающих на границе полупространства с потерями // Междуведомственный сборник МФТИ «Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн», ГБЕШ 5-7417-0053-5, Москва, 1996, с.38-50

3. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Пространственное разрешение при подповерхностной радиолокации // Междуведомственный сборник МФТИ «Радиофизические методы обработки сигналов», Москва, 1996

4. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Оптимизация числа накопления данных в приемнике георадара со стробоскопическим преобразователем // Радиотехника и электроника, 1998, том 43, №11, с. 1331-1335

5. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Анализ возможных модификаций частотного тракта георадара И Радиотехника и электроника, 2000, том 45, №9, с. 1037-1046

6. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Выбор частотного диапазона георадиолокатора для обнаружения диэлектрических мин в грунтах и строительных конструкциях // Электронная техника. Серия СВЧ-техника, вып. 2 (476), 2000, с. 69-71

Структура и объем работы

Диссертация состоит из четырех глав и заключения. Работа изложена на 111 страницах и содержит 84 рисунка. В конце работы приведен список цитируемой литературы из 53 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дана общая характеристика работы, показана актуальность данного направления исследований и сформулирована цель работы. Даны общие сведения о подповерхностной радиолокации, современном состоянии применяемой аппаратуры, обосновано применение сверхширокополосных сигналов для зондирования сред с частотно-зависимым поглощением, сформулированы требования по выбору частотного диапазона георадара.

Так как большинство грунтов и пород, в которых проводятся георадиолокационные измерения, обладают сильной дисперсией и коэффициентом поглощения, быстро растущим с увеличением частоты сигнала, для получения требуемого разрешения координат объекта приходится использовать максимально широкополосные сигналы. При указанной выше частотной зависимости затухания для увеличения глубины обнаружения при фиксированном энергетическом потенциале радиолокатора выбирается средняя частота излучаемого спектра как можно ниже, что в конечном счете определяется габаритами излучающей и

приемной антенн. Задание максимальной глубины зондирования или разрешающей способности по глубине определяет локализацию спектра на частотной оси.

Для излучения и приема сверхширокополосных (СШП) сигналов, используемых в подповерхностной радиолокации, необходимы соответствующие антенны. Наиболее эффективными в этом смысле являются широкополосные щелевые антенны с коротким резонатором. Такие антенны были разработаны в МФТИ Лещанским Ю.И. и в настоящее время их модификации являются основными для георадаров, изготавливаемых на кафедре физико-математических проблем волновых процессов МФТИ. Эти антенны имеют на 20-25 дБ меньший уровень излучения в верхнее полупространство, чем дипольные антенны, что заметно снижает уровень помех от близко расположенных в верхнем полупространстве объектов.

Основные экспериментальные результаты и большинство оценок даны для импульсного радара вЛ-ЭТ, разработанного и изготовленного в МФТИ в 1997 году. Он включает сверхширокополосные щелевые антенны с резонатором размером 40 смх40смх10 см. Средняя частота спектра излучаемого сигнала в воздухе около 300 МГц, для антенн на поверхности грунта частотный диапазон составляет 70...200 МГц. Приемный тракт включает приемную антенну, управляемый входной усилитель, стробоскопический преобразователь, формирователь стробимпульса, низкочастотный фильтр и масштабирующий усилитель, АЦП и блок управления. Передающий тракт включает излучающую антенну и передатчик, запускаемый от блока управления. Последний формирует импульсы запуска передатчика и стробпреобразователя, сигналы управления усилением входного усилителя и АЦП. Он связан шиной с персональным компьютером, который генерирует исходные сигналы управления, производит запись сигналов и их обработку. Радар использует 12-разрядный АЦП, длительность временной развертки 128 не (512 отсчетов-выборок). В последних модификациях этого георадара используется управляемый входной усилитель для компенсации потерь в грунте (быстрая регулировка коэффициента усиления на 20...25 дБ в реальном времени за 50...60не). Схема измерений при помощи подповерхностного радиолокатора показана на рис. 1. Подповерхностный локатор, построенный по бистатической схеме, имеет две антенны: излучающую Тх и приемную Их. Антенны Тх и Лх находятся на расстоянии 2с? и образуют антенный блок. При проведении зондирования они перемещаются по поверхности фунта, вообще говоря, имеющей неровности. Под поверхностью грунта с диэлектрической проницаемостью е'2 на глубине расположена граница раздела сред, ниже находится среда с проницаемостью е'3. На глубине г0 расположено диэлектрическое

включение (локальный объект) с проницаемостью в'4. При излучении СШП импульсного зондирующего сигнала в приемник поступают следующие сигналы: сигнал прямой связи между антеннами S¡¡ , а также сигналы, отраженные от границы раздела сред — SR\ (е'3 < г'г) и от диэлектрического включения — SRi (е'4 > е'г), они имеют разное временное запаздывание, что позволяет определить глубину и координаты объектов, и разную полярность, указывающую на контраст диэлектрической проницаемости объекта по отношению к включающей его среде (фактор, важный для идентификации объектов).

Рис. 1. Схема измерений с использованием подповерхностного радиолокатора

Несмотря на обилие конструкций георадаров, анализ их характеристик ограничивался только частотными свойствами антенн и дисперсионными свойствами грунта, что ограничивало возможности алгоритмов обработки сигналов и идентификации наблюдаемых объектов. На основании физического анализа всех составляющих подповерхностного зондирования была сформулирована цель работы. Она заключается в построения модели подповерхностного зондирования, адекватно описывающей его наиболее важные характеристики с использованием минимального количества параметров и не требующих значительных вычислительных затрат. Использование сверхширокополосных сигналов ставит перед исследователем задачу учета не только частотных характеристик антенн и среды зондирования, но и частотных характеристик объектов.

Во второй главе проведен анализ сквозного частотного тракта георадара с учетом основных его составляющих: частотных характеристик излучающей и приемной антенн, дисперсионных характеристик грунта и спектральных характеристик отражения типичных объектов подповерхностного зондирования.

Сквозную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) подповерхностного радиолокатора Кг(/) можно представить в виде

произведения комплексных частотных характеристик излучающей Кт{/) и приемной КХЦ) антенн, среды зондирования А"а/{/) и объекта зондирования

км

= КтфКьМ-КсМКяУ)

Это, в сущности, другая, амплитудная форма записи формулы радиолокации в частотной области, но более корректная. Множители, отвечающие за потери (ехр(-2аг)) и задержку в грунте сгруппированы в Км(/). Характеристики отражения объекта — его эффективная поверхность рассеяния (ЭПР) о(/) и члены, отвечающие за сферическую расходимость — сгруппированы в Л'о(/). Характеристики антенн — коэффициент усиления излучающей антенны (?;{/), ее диаграмма направленности £)?(0, <р,_/), эффективная площадь приемной антенны 5я(/) — сгруппированы в Ктф и Кк(/). Все множители комплексные, и, в отличие от выражений в формуле радиолокации, содержат фазовые компоненты. Формула радиолокации отражает энергетические характеристики и для сверхширокополосных сигналов является приближенной. В ней фигурирует либо средняя частота, либо средняя длина волны спектра сигнала. Как показано в работе, спектр отраженного сигнала может значительно отличаться от спектра излученного сигнала, в первую очередь из-за большого частотно-зависимого затухания электромагнитных волн в грунте и частотной зависимости ЭПР объекта.

Построение модели частотной характеристики антенны георадара в данной работе основывается на экспериментальных данных, полученных при исследовании сверхширокополосных щелевых антенн. Значения коэффициента передачи в частотной области получены с использованием измерителей комплексных коэффициентов передачи. Представлен метод построения упрощенной модели частотной характеристики СШП щелевой антенны, удобной для использования при моделировании подповерхностного радиозондирования.

На основании анализа дисперсионных свойств грунтов и геологических сред в широком диапазоне частот и влажностей (по данным Лебедевой Г. Н., Лещанского Ю. И. и других авторов) построены простые модели диэлектрических характеристик среды с частотно-зависимым поглощением в диапазоне 50-500 МГц.

Объекты подповерхностной радиолокации можно классифицировать по их ограниченности в пространстве и отношению их габаритов в плане к размеру площадки зондирования, шагу перемещения антенн и длине волны в среде. Квазиточечный объект — это объект, все размеры которого меньше размеров площадки зондирования или даже меньше длины волны в среде. Линейный объект — это объект, одно из измерений которого много больше других. Мы рассматриваем в данной работе набор объектов,

наиболее часто встречающихся при подповерхностной радиолокации. Моделями протяженных объектов являются плоские резкие и плавные границы раздела сред, моделями линейных объектов — цилиндры при Е- и Н-поляризации, а моделями квазиточечных и локальных объектов — сферы.

В третьей главе построена модель подповерхностного радиозондирования, приведены результаты моделирования регистрируемых сигналов, отраженных некоторыми основными типами объектов подповерхностного зондирования в различных грунтах.

Для моделирования подповерхностного радиозондирования по математическим моделям, описанным во второй главе, была разработана программа на языке С++ с использованием механизма наследования для создания объектов-моделей характеристик антенны георадара, среды зондирования и объекта зондирования. Каждый из объектов-моделей представляет собой объект класса, служащий для вычисления комплексного коэффициента передачи в частотной области. Коэффициенты передачи для излучающей антенны, среды зондирования, объекта зондирования и приемной антенны перемножаются. Из получившейся сквозной частотной характеристики тракта георадара обратным преобразованием Фурье вычисляется временной сигнал, отраженный объектом, на выходе приемника георадара.

Приведены результаты моделирования подповерхностного радиозондирования с использованием вышеупомянутой программы. Большинство результатов соответствуют случаю расположения антенны над объектом. Моделирование перемещения антенны над объектом было проведено для сферы и цилиндра при Е-поляризации. При моделировании была выбрана средняя частота спектра излучаемого импульса /го = 200 МГц, соответствующая средней частоте спектра сигнала реального георадара.

На графиках для длительности импульсов мы видим, что разрешающая способность слабо ухудшается с ростом глубины в песчаном грунте приблизительно одинаково для всех объектов. Но в глинистом грунте падение разрешающей способности очень велико с ростом глубины. Например, при глубине объектов 2 м мы наблюдаем ухудшение более чем в 4 раза (длительность увеличивается от примерно 4 не до примерно 16 не). Взаимное расположение кривых и относительное положение точек, характеризующих длительность сигнала на каждой глубине, связано главным образом с частотной зависимостью ЭПР рассматриваемых объектов. Дисперсия среды распространения вносит свой вклад в эти зависимости, который мал для легких грунтов и небольших глубин в тяжелых грунтах и увеличивается по мере роста глубины, но частотные свойства объекта проявляются на всех глубинах. Наибольшая

длительность — у сигнала, отраженного цилиндром при Е-поляризации, имеющего наибольший электрический размер (эффективная длина отражающего отрезка по сравнению с эффективным диаметром для сферы и цилиндра при Н-поляризации).

Продемонстрированы профили, полученные при моделировании перемещения однопозиционного радара с шагом 5 см по поверхности земли. Объекты — проводящий цилиндр при E-поляризации диаметром 20 см, перпендикулярный направлению перемещения радара, и проводящая сфера диаметром 20 см. Объекты расположены на глубине 1 м в песчаном грунте. Отчетливо видно, что сигналы, отраженные сферой, имеют больше осцилляции, короче, и заметно уступают по амплитуде сигналам, отраженным цилиндром. Также можно наблюдать изменение формы регистрируемого радаром сигнала при перемещении антенны.

Найденное изменение длительности отраженных сигналов, обусловленных, с одной стороны, частотными свойствами отражающих объектов Ko(f), а с другой стороны — частотными зависимостями затухания в выбранных средах K/Jf, z) приводит к определенным осложнениям при использовании корреляционной обработки. Эти сложности усугубляются тем, что деформации спектра увеличиваются с ростом глубины расположения объекта. Кроме того, при перемещении антенн георадара над объектом изменяется расстояние между ними и объектом (особенно значительны вариации расстояний при малых глубинах), что эквивалентно в однородном грунте изменению глубины, которое приводит к деформациям спектра регистрируемого сигнала и его формы, описанным выше.

После того, как были установлены вклады дисперсионных свойств фунтов KJJ, z), их неоднородности, диаграммы направленности антенны при перемещении над объектом и частотных характеристик отражения эталонных объектов K0{f) в сквозную частотную характеристику георадара, было проведено исследование влияния смещения АЧХ приемника относительно огибающей излучаемого спектра на амплитуду и длительность регистрируемых сигналов.

При моделировании средняя частота излучающей антенны (огибающей излучаемого спектра) была выбрана /го = 200 МГц. Средние частоты fRо, приемной антенны (АЧХ приемного тракта) изменялись от 100 МГц до 300 МГц с шагом 50 МГц. При изменении средней частоты спектра приемной антенны относительно средней частоты спектра излучающей антенны проводилось масштабирование коэффициента передачи, соответствующее пропорциональному изменению эффективного размера антенны.

Результаты моделирования позволяют сделать следующие выводы. Модификация сквозного тракта георадара путем смещения спектра

приемной антенны георадара вниз относительно излучаемого спектра, то есть в область частот с меньшим погонным затуханием, дает увеличение амплитуды принимаемого сигнала. Такая модификация имеет смысл при обнаружении объектов больших электрических размеров со слабой частотной зависимостью их отражающих свойств, расположенных на больших глубинах в сильно поглощающих средах. Примерами таких объектов являются границы раздела сред и цилиндры при Е-поляризации большого диаметра. Смещение средней частоты вверх целесообразно для малых объектов с достаточно широкополосной высокочастотной характеристикой их ЭПР, расположенных на малых глубинах или в слабо и средне поглощающих средах.

Уменьшение средней частоты приемной антенны ведет к увеличению длительности сигнала на входе приемника, обусловленного смещением центра тяжести результирующего спектра вниз. Чем больше размеры объекта в направлении вектора излучаемого электрического поля, тем более выражены низкочастотные компоненты в его частотной характеристике, и тем значительнее будет увеличение длительности импульса. Роль диаграммы направленности антенны состоит в том, что она ограничивает размер эффективной отражающей области протяженного объекта (границы раздела, длинного цилиндрического объекта) и таким образом ограничивает снизу частотную характеристику объекта. Наоборот, увеличение средней частоты способно уменьшить длительность отраженного импульса, если частотная характеристика объекта имеет высокочастотные компоненты заметной амплитуды.

При использовании излучающей антенны со средней частотой около 200 МГц имеет смысл уменьшение средней частоты приемной антенны до 150-120 МГц при зондировании объектов с минимальным размером более 30 см на глубине более 1 м в сильно увлажненном песчаном грунте и глинистом грунте. Это позволит увеличить амплитуду принимаемых сигналов на 2...8дБ при незначительном относительном увеличении их длительности. Увеличение средней частоты приемной антенны до 250 МГц при зондировании объектов с размерами менее 20 см, расположенных на глубине менее 1 м в слабо поглощающих средах позволит добиться относительного уменьшения длительности сигналов на 10-20% и, в некоторых случаях, небольшого увеличения амплитуды (менее 2 дБ).

В четвертой главе рассмотрены основные виды помех, затрудняющих обработку сигналов в подповерхностной радиолокации, и приведены некоторые методы их подавления.

Подробно проанализировано влияние сигнала прямой связи между излучающей и приемной антеннами георадара и недостаточного демпфирования антенн на характеристики обнаружения объектов различных типов. В двухпозиционных георадарах сигнал прямого

прохождения между передающей и приемной антеннами даже при хорошем их демпфировании существенно влияет на основные параметры обнаружения. Во-первых, он ограничивает возможность увеличения энергетического потенциала простым увеличением излучаемой мощности. Эта мощность выбирается так, чтобы при приемлемом расстоянии между антеннами сигнал на входе приемника достигал границы области линейности его амплитудной характеристики (точка компрессии не более 1 дБ). В противном случае, например, при увеличении излучаемой мощности, ограничение сигнала прямого прохождения и связанные с ним нелинейные искажения существенно осложняют возможности обработки при наблюдении объектов вблизи поверхности фунта. Во-вторых, сигнал прямого прохождения приводит к наличию заметной мертвой зоны, которая увеличивается с увеличением расстояния между антеннами. И, наконец, при недостаточном демпфировании дальние временные лепестки сигнала прямого прохождения закрывают сигналы, отраженные со средних и больших глубин и ограничивают максимальную глубину обнаружения.

Амплитуда и форма сигнала прямого прохождения зависит от локальных диэлектрических характеристик почвы и зазора между раскрывом антенны и поверхностью. Изменения затрагивают в большей степени дальнюю по времени часть сигнала прямого прохождения. Измерения на полигоне в поселке Орево летом 2000г. показали, что при изменениях зазора до 50 мм для радара Й1-ЗТ амплитуда сигнала прямого прохождения между антеннами пропорциональна амплитуде сигнала, отраженного металлическим листом, расположенном на глубине 1 м в грунте. Это означает, что помеха, вызываемая переменным зазором, является квазимультипликативной. При дальнейшем увеличении зазора эта пропорциональность нарушается, что препятствует использованию нормировки сигналов для компенсации этих помех.

Суммирование всех сигналов одной трассы измерений и последующее вычитание сигнала прямого прохождения только частично решает проблему мертвой зоны, так как амплитуда и форма сигнала прямого прохождения зависит от зазора между раскрывом антенны и поверхностью. Экспериментальные исследования, проведенные в Якутии в августе 1999 г. при профилировании границы вечной мерзлоты на длинных трассах зондирования с минимальными неровностями поверхности почвы показывают, что относительное среднеквадратичное отклонение амплитуды сигнала прямого прохождения составляет 1-2%. Это и является оценкой точности вычитания сигнала прямого прохождения без использования адаптивных методов. Чтобы добиться большей точности, необходимо применять адаптивные методы подавления сигнала прямого прохождения или вариант метода инверсной фильтрации. Последний метод представляет собой амплитудно-фазовую коррекцию сигналов,

результатом которой является эффективное подавление поздних временных лепестков сигнала прямого прохождения. В результате контраст полезного сигнала на фоне сигнала прямого прохождения значительно улучшается.

Приведены результаты экспериментальных исследований излучения СШП щелевых антенн георадара в верхнем полупространстве(в Е- и Н-плоскостях), позволившие количественно определить отношение потоков излучаемой мощности в верхнем полупространстве и фунте в зависимости от величины зазора между поверхностью фунта и раскрывом антенны. Эти результаты позволили сформулировать требования к взаимному расположению и ориентации блока антенн георадара по отношению к объектам в верхнем полупространстве для максимального подавления помех, связанных с отражениями от этих объектов.

Предложен метод оптимизации числа накоплений данных при георадиолокационных измерениях, позволяющий достигнуть уменьшения полного времени проведения измерения, при этом значительно улучшив отношение сигнал/шум на заданном интервале временных задержек. Уменьшение полного времени проведения измерения достигается уменьшением точности (уменьшением числа суммирований) на ранней части временного окна, где ослабление сигнала в среде еще невелико. На позднем временном отрезке пофешность поддерживается постоянной путем экспоненциального увеличения числа суммирований. Возможен выбор параметров экспоненциального роста и заданного уровня среднеквадратичной пофешности сигнала, делающий возможным применение методики для большинства фунтов (диэлекфическая проницаемость и постоянная затухания). Практическое применение предложенной методики будет включать в себя построение таблицы чисел суммирования, пригодной для применения на большинстве типов фунтов. Для уменьшения времени измерения экспоненциальный рост числа суммируемых сигналов можно начинать при временах задержки более чем время окончания сигнала прямого прохождения.

выводы

1. Обосновано использование в подповерхностной радиолокации в фунтах с частотно-зависимыми потерями сверхширокополосных (С1ПП) сигналов. Сформулированы требования по выбору частотного диапазона таких устройств для решения различных научных и инженерных задач. На основе результатов экспериментальных исследований и теоретического анализа определены основные составляющие модели подповерхностного радиозондирования в частотной области — характеристики антенных систем, сред и объектов зондирования.

2. Проведен анализ основных составляющих сквозного частотного тракта георадара: частотных характеристик излучающей и приемной антенн, дисперсионных характеристик грунта и спектральных характеристик отражения типичных объектов подповерхностного зондирования. Впервые подробно оценен вклад частотных и поляризационных характеристик типичных объектов на характеристики частотного тракта подповерхностного радара. Проведено построение в частотной области модели подповерхностного радиозондирования. Впервые проведен учет вклада частотных и поляризационных характеристик объектов в характеристики обнаружения и разрешения радиолокатора. С использованием построенной модели проанализированы возможности идентификации некоторых классов объектов при обработке реальных данных подповерхностных радиолокационных измерений.

3. Впервые исследованы возможности модификации сквозного тракта георадара (относительного смещения частотных диапазонов излучающей и приемной антенн) с целью увеличения максимальной гл • бины зондирования и улучшения разрешающей способности, з овлепы условия, при которых может быть достигнуто улучшение характеристик обнаружения и разрешения георадара.

4. Рассмотрены основные виды помех и шум^ затрудняющих обработку сигналов в подповерхностной радиолокации, и приведены некоторые методы их подавления. Подро^я° проанализировано влияние сигнала прямой связи между и мучающей и приемной антеннами георадара и недостаточного демпфирования антенн на характеристики обнаружен"" »«»^иа различных типов. Проведены экспериментальные —«ерения вариации амплитуд отраженных объектом сигналов и сигнала прямого прохождения в зависимости от зазора между раскрывами антенн и поверхностью неровного грунта, на основании которых установлены возможности компенсации этих помех. Даны обоснованные рекомендации по выбору методов предварительной обработки данных измерений для улучшения характеристик обнаружения.

5. Приведены результаты экспериментальных исследований излучения СШП щелевых антенн георадара в верхнем полупространстве (в Е- и Н-плоскостях), позволившие количественно определить отношение потоков излучаемой мощности в верхнем полупространстве и грунте в зависимости от величины зазора между поверхностью грунта и раскрывом антенны. Эти результаты позволили сформулировать требования к взаимному расположению и ориентации блока антенн георадара по отношению к объектам в верхнем полупространстве для максимального подавления помех, связанных с отражениями от этих объектов.

6. Впервые предложен метод оптимизации числа накоплений данных при георадиолокационных измерениях, позволяющий достигнуть радикального уменьшения полного времени проведения измерения, при этом может быть одновременно улучшено отношение сигнал/шум на заданном интервале временных задержек. Изменение числа накоплений в каждой точке временной оси в зависимости от времени задержки позволяет уменьшить погрешность измерений в несколько раз при том же полном числе накоплений.

Изд. лиц. № 040060 от 21.08.96. Подписано в печать fS.it 2000. Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 0,5 Тираж 60 эю. Заказ № 55 О Московский физико-технический институт

(государственный университет) Отдел автоматизированных издательских систем "ФИЗТЕХ-ПОЛИГРАФ" 141700, Московская обл., [-.Долгопрудный, Институтский пер., 9

1. Введение.

1.1. История подповерхностной радиолокации.

1.2. Современное состояние подповерхностной радиолокации.

1.3. Выбор частотного диапазона подповерхностного радиолокатора.

1.4. Формула радиолокации для зондирования в средах с частотно-зависимым поглощением.

2. Сквозная частотная характеристика подповерхностного радиолокатора и ее составляющие.

2.1. Представление сквозной частотной характеристики подповерхностного радиолокатора.

2.2. Характеристики сверхширокополосных антенн подповерхностного радиолокатора и их моделирование.

2.2.1. Экспериментальное исследование характеристик сверхширокополосной антенны подповерхностного радиолокатора.

2.2.2. Моделирование частотной характеристики антенны при помощи эквивалентной схемы.

2.2.3. Диаграмма направленности сверхширокополосной антенны подповерхностного радиолокатора, расположенной на поверхности поглощающего грунта.

2.3. Частотные характеристики грунтов и их моделирование.

2.4. Частотные характеристики основных объектов подповерхностной радиолокации и их моделирование.

2.4.1. Основные объекты подповерхностной радиолокации.

2.4.2. Проводящая сфера.

2.4.3. Проводящий цилиндр.

2.4.4. Резкая граница раздела сред.

2.4.5. Плавная граница раздела сред.

2.4.6. Диэлектрическая сфера и другие диэлектрические объекты.

2.5. Выводы.

3. Построение модели подповерхностного радиозондирования.

3.1. Описание модели подповерхностного радиозондирования.

3.2. Анализ результатов моделирования.

3.3. Исследование модификации частотного тракта подповерхностного радиолокатора.

3.4. Выводы.

4. Основные источники помех при подповерхностной радиолокации и методы их подавления.

4.1. Основные помехи при подповерхностной радиолокации.

4.2. Сигнал прямого прохождения.

4.3. Отражения от объектов в верхнем полупространстве, диаграмма направленности антенны в верхнем полупространстве.

4.4. Оптимизация числа накоплений сигналов.

4.5. Выводы.

Подповерхностное радиозондирование земных покровов имеет большую историю. Еще в 1912 г. Г. Леви и Г. Леймбах предложили использовать интерференционный метод для поиска руд и воды, известны также работы А. А. Петровского по изучению верхних слоев земли путем измерения полей радиоволн, распространяющихся вдоль поверхности земли или через слои определенной толщины [26] (1925 г.). С тех пор появилось множество вариантов интерференционного метода. Применительно к ледникам этот метод экспериментально опробован В. Штерном в 1929 г., а для определения уровня грунтовых вод в пустыне — Эль-Саидом в 1956 г. [26].

Следующим шагом в развитии подповерхностного зондирования стали индукционные и радиоволновые методы. В индукционном методе для поиска металлических объектов много меньше длины волны использовались квазикогерентные низкочастотные сигналы. В радиоволновом методе для поиска диэлектрических и металлических объектов, соизмеримых с длиной волны, использовались КВ, УКВ, СВЧ сигналы. Оба типа устройств используют квазикогерентные сигналы и поэтому способны определять только локализацию неоднородности (проекцию на поверхность земли), но не способны определять ее глубину. Индукционные методы широко используются и сейчас для обнаружения металлических объектов.

Для полной локализации подповерхностных объектов (квазиточечных, удлиненных или границ слоев), то есть определения их глубины, требуется использование методов классической радиолокации. Еще в 1946 г. пилоты США при полетах над Антарктидой наблюдали ошибки в показаниях бортовых радиовысотомеров (классических узкополосных радиолокаторов), обусловленные проникновением радиоволн в толщу льда и появлением сигнала, отраженного от его нижней границы [26, 27]. Затухание радиоволн УКВ диапазона в пресных льдах очень мало (около 0,1 дБ/м), поэтому условия радиолокационного определения высоты с борта самолета мало отличалось от зондирования толщи льда. С 1963 г. импульсные радиовысотомеры уже целенаправленно были использованы для определения толщины материковых ледников в Гренландии и Антарктиде [26].

В отличие от пресного льда, грунт, соленый лед и другие среды обладают весьма ощутимым затуханием. В этом случае экспоненциальный множитель ослабления в подавляющем большинстве сред существенно превосходит степенную зависимость ослабления, имеющую место в классической радиолокации. Максимальная глубина зондирования на порядки меньше, чем при радиолокационных измерениях в воздухе. Например, в УКВ диапазоне она редко превышает единицы метров. Для получения хотя бы десяти зон разрешения в пределах реализуемой глубины обнаружения необходимо было максимально расширить спектр зондирующего сигнала, учитывая при этом возрастание затухания с ростом частоты. Средняя частота спектра должна быть минимальной, чтобы достичь наибольшей возможной глубины зондирования. Все это и обусловливает необходимость использования в подповерхностной радиолокации сверхширокополосных (СШП) сигналов, у которых относительный диапазон спектра достигает октавы и более.

Традиционно заранее сформированный радиолокационный сигнал, имеющий спектр 5"1(/), излучался антенной с частотной характеристикой Кт(/). Рабочая полоса частот антенны, которая выполняет в данном случае роль фильтра при преобразовании электрического сигнала в электромагнитное поле зондирующего сигнала, должна была быть приблизительно равна или несколько шире эффективной ширины спектра возбуждающего сигнала. В этом случае излучаемый сигнал претерпевал минимальные искажения по отношению к исходному сигналу Соизмеримость эффективной полосы частот сигнала и полосы частот антенны приводит к сужению спектра излучаемого электромагнитного поля Зу^/) = $\(/)Кт(/). На заре появления техники подповерхностного зондирования в начале 60-х годов Дж. Куком [38] был предложен эффективный метод получения ультракоротких импульсов при возбуждении антенн либо коротким импульсом с длительностью хи « 1//о (/о — резонансная частота антенной системы), либо перепадом напряжения с фронтом такой же длительности. В этом случае в формировании излучаемого сигнала участвует практически только частотная характеристика антенны Кт{/) и реализуется максимальная ширина спектра. Этот способ был реализован независимо и другими исследователями, в том числе В.Т. Поляковым в 1963-64 г. в МФТИ, а в настоящее время считается общепринятым для формирования сверхширокополосных импульсов излучения.

Среди пионеров подповерхностной радиолокации в России можно назвать несколько организаций. Группа М. И. Финкельштейна (РИИГА, г. Рига) с 1966 г. исследовала возможности радиолокации с борта самолета или вертолета для исследования толщины пресных льдов [25, 26]. В начале 70-х годов были проведены экспериментальные измерения с самолета толщины морских льдов и глубины водоносных слоев в пустынных районах Средней Азии. Подповерхностное зондирование с борта летательного аппарата было основынм направлением работы этой группы. В настоящее время опыт работы группы М. И. Финкельштейна унаследован фирмой Radar Systems, г. Рига, производящей серии георадаров "Зонд" (В. П. Золотарев).

В МФТИ эксперименты по использованию подповерхностной радиолокации начались после первых опытов использования акустических сигналов для подповерхностного зондирования. В начале 60х годов была построена первая установка для радиоволнового зондирования с использованием узкополосного сигнала [21].

Было установлено, что основные характеристики подповерхностных радиолокаторов в значительной степени определяются параметрами сред зондирования. Поэтому на кафедре распространения радиоволн МФТИ под руководством Ю. И. Лещанского [21, 23] в 60-х годах были выполнены основополагающие измерения электрических параметров типичных грунтов (песчаного и глинистого) и различных строительных материалов в широком диапазоне частот (от 140 МГц до 40 ГГц) и влажностей. Эти результаты представляют не только прикладной интерес при разработке подповерхностных радиолокаторов, но имеют фундаментальное значение для радиофизики. Затем были сформулированы требования к частотному диапазону и широкополосности радарной системы, впервые применено ударное возбуждение передающей антенны. В 80-х годах разработаны первые варианты сверхширокополосных щелевых антенн, экспериментальные образцы георадиолокаторов для работы в туннеле (Ю. И. Лещанский, С. В. Мигинский, А. Н. Бородин, В. Е. Корнев, Н. Г. Подшибякин, С. В. Дручинин). Проведены георадарные измерения в Северо-Муйском туннеле (БАМ). В 90-х годах разработано несколько вариантов сверхширокополосной щелевой антенны для работы в замкнутых помещениях с улучшением развязки верх-низ уменьшение излучения в верхнее полупространство) [3, 4, 5, 8, 9, 40, 42] (С. В. Дручинин, В. Е. Корнев), разработаны и изготовлены георадарные системы для контроля состояния дорожного покрытия (1997), для упреждающего контроля состояния грунта при проходке туннелей (1998, 1999) [29, 32, 34] (С. В. Дручинин, А. Г. Чернокалов, Н. П. Чубинский). Сотрудники, студенты и аспиранты кафедры ФМПВП МФТИ принимали участие в экспериментах по использованию георадара при проходке туннелей в г. Москве в 1998-1999 г. В 1999 г. георадар МФТИ был использован во время совместного российско-японского проекта по зондированию границы оттаивания вечной мерзлоты в Якутске [37].

Основные результаты и выводы работы состоят в следующем.

1. Обосновано использование в подповерхностной радиолокации в грунтах с частотно-зависимыми потерями СШП сигналов. Сформулированы требования по выбору частотного диапазона таких устройств. На основе результатов экспериментальных и теоретических исследований определены основные составляющие модели подповерхностного радиозондирования в частотной области — характеристики антенных систем, сред и объектов зондирования.

2. Проведен анализ основных составляющих сквозного частотного тракта георадара: частотных характеристик излучающей и приемной антенн, дисперсионных характеристик грунта и спектральных характеристик отражения типичных объектов подповерхностного зондирования. Впервые подробно оценен вклад частотных и поляризационных характеристик типичных объектов на характеристики частотного тракта подповерхностного радара. Проведено построение в частотной области модели подповерхностного радиозондирования.

3. Впервые проведен учет вклада частотных и поляризационных характеристик объектов в характеристики обнаружения и разрешения радиолокатора. С использованием построенной модели проанализированы возможности идентификации некоторых классов объектов при обработке реальных данных подповерхностных радиолокационных измерений. Впервые исследованы возможности модификации сквозного тракта георадара (относительного смещения частотных диапазонов излучающей и приемной антенн) с целью увеличения максимальной глубины зондирования и улучшения разрешающей способности. Установлены условия, при которых может быть достигнуто улучшение характеристик обнаружения и разрешения георадара.

4. Рассмотрены основные виды помех и шумов, затрудняющих обработку сигналов в подповерхностной радиолокации, и приведены некоторые методы их подавления. Подробно проанализировано влияние сигнала прямой связи между излучающей и приемной антеннами георадара и недостаточного демпфирования антенн на характеристики обнаружения объектов различных типов. Проведены экспериментальные измерения вариации амплитуд отраженных объектом сигналов и сигнала прямого прохождения в зависимости от зазора между раскрывами антенн и поверхностью неровного грунта, на основании которых установлены возможности компенсации этих помех. Даны обоснованные рекомендации по выбору методов предварительной обработки данных измерений для улучшения характеристик обнаружения.

5. Приведены результаты экспериментальных исследований излучения СШП щелевых антенн георадара в верхнем полупространстве (в Е- и Н-плоскостях), позволившие количественно определить отношение потоков излучаемой мощности в верхнем полупространстве и грунте в зависимости от величины зазора между поверхностью грунта и раскрывом антенны. Эти результаты позволили сформулировать требования к взаимному расположению и ориентации блока антенн георадара по отношению к объектам в верхнем полупространстве для максимального подавления помех, связанных с отражениями от этих объектов.

6. Впервые предложен метод оптимизации числа накоплений данных при георадиолокационных измерениях, позволяющий достигнуть радикального уменьшения полного времени проведения измерения, при этом может быть одновременно улучшено отношение сигнал/шум на заданном интервале временных задержек. Изменение числа накоплений в каждой точке временной оси в зависимости от времени задержки позволяет уменьшить погрешность измерений в несколько раз при том же полном числе накоплений.

Написание данной работы было бы невозможно без постоянной помощи и поддержки со стороны всех сотрудников кафедры физико-математических проблем волновых процессов Московского физико-технического института, которым я выражаю искреннюю благодарность.

5. Заключение

В диссертации проведено построение в частотной области варианта модели подповерхностного радиозондирования, не требующего значительных вычислительных мощностей, однако позволяющего полноценно использовать информацию об амплитуде отраженного объектом сигнала, его форме и длительности для улучшения характеристик обнаружения и разрешения георадара, а также обосновать критерии для идентификации некоторых типов наблюдаемых объектов.

1. Айзенберг Г. 3., Белоусов С. П., Журбенко Э. М., Клигер Г. А., Курашов А. Г. Под ред. Г. 3. Айзенберга. "Коротковолновые антенны". — М.: "Радио и связь", 1985. — 536 с.

2. Астанин Л. Ю., Костылев А. А. "Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений". М., "Радио и связь", 1989,192 с.

3. Дручинин С. В., Лещанский Ю. И. Расчет характеристик щелевой антенны георадиолокатора, находящейся вблизи поверхности грунта // Распространение и дифракция электромагнитных волн: Междувед. сб. / Моск. физ.-техн. ин-т. М., 1993, с.130-143.

4. Дручинин С. В. Численные способы решения интегрального уравнения электрического поля в задачах излучения и рассеяния // Распространение и дифракция электромагнитных волн: Междувед. сб. / Моск. физ.-техн. ин-т. М., 1993, с.114-129.

5. Дручинин С. В. Анализ характеристик щелевой антенны георадара. Радиотехника и электроника, 1999, т. 44, №6, с. 696-704.

6. Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах. М., "Мир", 1984.

7. Кобак В. О. "Радиолокационные отражатели". М., "Советское радио", 1975,248 с.

8. Корнев В. Е., Лещанский Ю. И. Исследование частотных характеристик щелевых антенн // Распространение и дифракция электромагнитных волн: Междувед. сб. / Моск. физ.-техн. ин-т. М., 1993, с.144-152.

9. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Моделирование отражения от диэлектрического слоя в поглощающем полупространстве // Междуведомственный сборник МФТИ "Проблемы распространения и дифракции электромагнитных волн", Москва, 1995, с. 81-84

10. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Численное моделирование характеристик обнаружения и разрешения георадара // Тезисы докладов XVIII Всероссийскойконференции по распространению радиоволн. 17-19 сентября 1996 года, г. С.Петербург, с. 261-262

11. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Методы калибровки временной шкалы георадаров // Тезисы докладов XVIII Всероссийской конференции по распространению радиоволн. 17-19 сентября 1996 года, г. С.-Петербург, с. 263-264

12. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Моделирование отражения плоской электромагнитной волны от водоносного слоя // Конференция "Проблемы фундаментальной физики", г. Саратов, 7-12 октября 1996

13. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Экспериментальное исследование характеристик широкополосных щелевых антенн на границе полупространства с потерями // XXXIX научная конференция МФТИ, г. Долгопрудный, 29-30 ноября 1996

14. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Пространственное разрешение при подповерхностной радиолокации // Междуведомственный сборник МФТИ "Радиофизические методы обработки сигналов", Москва, 1996

15. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Оптимизация накопления данных в приемнике георадара со стробоскопическим преобразователем // XL научная конференция МФТИ,, г. Долгопрудный, 28-29 ноября 1997

16. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Оптимизация числа накопления данных в приемнике георадара со стробоскопическим преобразователем // Радиотехника и электроника, 1998, том 43, №11, с. 1331-1335

17. Крампульс А. Ю., Чубинский Н. П. Анализ возможных модификаций частотного тракта георадара // Радиотехника и электроника, 2000, том 45, №9, с. 1037-1046

18. Лещанский Ю. И. Георадиолокация в МФТИ за 38 лет // Тезисы докладов первой школы-семинара "Георадар в России", февраль 1996, МГУ, Москва, с. 12-14

19. Лещанский Ю. И., Лебедева Г. Н., Шумилин В. Д. Электрические параметры песчаного и глинистого грунтов в диапазоне сантиметровых, дециметровых и метровых волн // Известия ВУЗов СССР. Серия Радиофизика, 1971. — Т. 14. — №4. — С. 562-569.

20. Потехин А. И. "Некоторые задачи дифракции электромагнитных волн". М., "Советское радио", 1948,136 с.

21. Финкелыптейн М. И., Мендельсон В. Л., Кутев В. А. "Радиолокация слоистых земных покровов". М., "Советское радио", 1977,176 с.

22. Финкелыптейн М. И., Карпухин В. И., Кутев В. А., Метелкин В. Н. Под ред. М. И. Финкелыптейна. "Подповерхностная радиолокация" — М.: "Радио и связь", 1994. —216 с.

23. Хармут X. Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и радиосвязи. М., "Радио и связь", 1985, с. 35-49.

24. Чубинский Н. П., Крампульс А. Ю. Экспериментальное исследование демпфирования широкополосных щелевых антенн // Тезисы докладов LIV Научной сессии РНТОРЭС им. А. С. Попова, посвященной Дню Радио. 1999 года, г. Москва, с. 160-161

25. Chernokalov A. G., Chubinsky N. P., Krampuls A. Y. A method of amplitude and phase correction of GPR system transient response // Proceedings of the 8th International Conference on Ground Penetrating Radar, 2000, Gold Coast, Australia. — P. 324-328

26. Chubinsky N. P., Chernokalov A. G., Druchinin S. V., Krampuls A. Y. Examining the radiation of ground penetrating radar antenna into upper hemisphere // Proceedings of 4th Annual Meeting of EEGS (European section), Barcelona, Spain, 1998, pp. 789-792

27. Chubinsky N. P., Chernokalov A. G., Druchinin S. V., Krampuls A. Y. Using ground penetrating radar during tunneling // Proceedings of the 4th SEGJ International Symposium, 1998, Tokyo, Japan, pp. 273-276

28. Chubinsky N. P., Krampuls A. Y. Ground Penetrating Radar Ability To Detect Leaks From Water Pipe // Proceedings of 5th Annual Meeting of EEGS (European section), Budapest, Hungary, 1999, GrP4

29. Chubinsky N. P., Krampuls A. Y. Probe of pulse amplitude of electromagnetic field for investigation of GPR antenna performance // Proceedings of the 8th International Conference on Ground Penetrating Radar, 2000, Gold Coast, Australia. — P. 75-79

30. Chubinsky N. P., Krampuls A. Y. GPR permafrost survey in forested and forestless lands in Yakutia // Proceedings of the 8th International Conference on Ground Penetrating Radar, 2000, Gold Coast, Australia. — P. 584-589

31. Cook J. C. Proposed monocycle-pulse VHF radar for airborne ice and snow measurement. — Trans. Amer. IEE, pt. 1. Commun. and Electronics. — 1960, Vol. 79, №51. —p. 588-594

32. Daniels D. J. "Surface Penetrating Radar". IEE Radar, Sonar, Navigation and Avionics, Series 6. London, UK, 1996,300 p.

33. Druchinin S. V. Analysis of characteristics of the slot antenna used in georadar // Proceedings of the 7th International Conference on Ground Penetrating Radar, May 1998, Laurence, USA. — P.643-648

34. Druchinin S. V. Analysis of characteristics of shielded antennas of georadar // Proceedings of 8th International Conference on Ground Penetrating Radar, Gold Coast, Australia, 2000, pp. 390-395

35. Krampuls A. Yu., Chubinsky N. P. Estimation of Possibility of Water-Bearing Layer Radar Detection // Proceedings of International Workshop on Advanced Electronics Technology '95, Moscow, 1995, pp. 156-159

36. Krampuls A. Yu., Chubinsky N. P. Examining the characteristics of pulse ground penetrating radar in sounding and profiling modes // Proceedings of 6th International Conference on Ground Penetrating Radar, Sendai, Japan, 1996. pp. 549-554

37. Krampuls A. Yu., Chubinsky N. P. Optimizing signal data accumulation for GPRtKreceiver with stroboscope converter // Proceedings of 7 International Conference on Ground Penetrating Radar, Lawrence, Kansas, USA, 1998, pp. 711-714

38. Lapin A. V., Chubinsky N. P. Propagation of wideband radiopulses in media with frequency-dependent absorption, Proceedings of 1995 International Symposium on electromagnetic theory, St. Petersburg, Russia, May 1995, pp. 646-648.

39. Lebedeva G. N. Electrical parameters of sandy and clayey soils in the range of wavelengths from 0.8 to 226 cm // Proceedings of 6th International Conference on Ground Penetrating Radar, Sendai, Japan, September 1996, pp.473-476.

40. Olhoeft G. R. and Smith, S. S. III. Automatic processing of GPR data for pavement thickness and properties. // Proceedings of the 8th International Conference on Ground Penetrating Radar, 2000, Gold Coast, Australia. — P. 188-193

41. Peters, L. Jr., Daniels, J. J., and Young, J. D. Ground penetrating radar as a subsurface environmental sensing tool. Proceedings of the IEEE, 1994, Vol.82, No.12., pp. 18021822.1.l

42. Radzevicius S. J., Daniels J. J., Chen C. C. GPR H-plane antenna patterns for a horizontal dipole on a half-space interface // Proceedings of the 8th International Conference on Ground Penetrating Radar, 2000, Gold Coast, Australia. — P. 712-717

43. Roberts R. Examination of the effect of antenna-surface distance on the radiation of GPR antenna // Proceedings of the 8th International Conference on Ground Penetrating Radar, 2000, Gold Coast, Australia. — P. 702-707