MT迁移成像高精度差分方程的建立与求解

MT迁移成像高精度差分方程的建立与求解

一、MT偏移成像更高精度差分方程的建立与求解(论文文献综述)

穆慧琳[1](2021)在《多通道SAR地面运动目标检测与成像研究》文中研究说明合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有全天候、全天时、远距离、高分辨对地观测的优势,朝着多平台、多通道、多功能、多极化方向发展。利用多通道SAR系统,可增加回波信号的空间维信息,实现对观测区域的地面运动目标指示(Ground Moving Target Indication,GMTI),极大提升了SAR系统对运动目标观测能力,在军事和民用方面具有重要的应用价值和发展前景。然而,机载和星载平台下的多通道SAR-GMTI系统在处理实际复杂观测场景时仍面临许多共性问题。首先,实际观测场景通常覆盖不同类型的地物杂波,其散射系数起伏较大,导致杂波分布非均匀,使得空时自适应杂波抑制能力下降,残余孤立强杂波点,虚警概率升高。其次,实际观测场景中通常包含多个运动目标,目标运动参数导致运动目标图像散焦和方位向偏移,临近目标容易产生混叠和旁瓣干扰,甚至造成虚假目标,使得多个运动目标同时聚焦成像困难。慢速目标与地物杂波的通道间干涉相位差异较小,目标多通道自适应滤波响应接近杂波抑制凹口,导致输出信杂噪比(Signal Clutter Noise Ratio,SCNR)降低,难以实现慢速目标检测,更加无法得到聚焦的目标图像。因此,针对实际复杂观测场景下存在的运动目标检测与成像问题,本文利用多通道SAR复数域数据在空间维和时间维的有效信息,并引入稀疏重构、深度学习等理论,开展多通道SAR地面运动目标检测和成像方法的研究,主要包含如下四个内容:1.本文利用运动目标稀疏先验知识提出基于DPCA-BCS的双通道SAR杂波抑制方法,首先对方位向少量观测数据进行偏置相位中心天线(Displaced Phase Center Antenna,DPCA)预处理以对消部分背景杂波,然后建立稀疏观测模型,对运动目标引入Laplace先验分布,采用贝叶斯压缩感知(Bayesian Compressive Sensing,BCS)方法实现运动目标重构和杂波抑制。进一步提出基于STAP-BCS的多通道SAR杂波抑制方法,将空时自适应处理(Space Time Adaptive Processing,STAP)技术与稀疏贝叶斯学习相结合。最后通过仿真实验和实测数据验证所提算法在降低观测数据量的同时获得较好的杂波抑制性能。2.针对非均匀复杂杂波环境下的运动目标检测问题,本文通过扩展信号空间维和时间维信息,提出基于改进高斯混合概率假设密度(Gaussian Mixture Probability Hypothesis Density,GMPHD)滤波器的多通道SAR运动目标检测方法。首先基于子孔径方式生成SAR多角度图像序列,并利用多通道杂波抑制和恒虚警初步检测获取运动目标观测信息。通过分析目标径向速度对目标位置的影响,建立多目标状态和观测的随机有限集模型。针对传统GMPHD滤波器在SAR-GMTI中的问题,提出适合SAR图像序列的改进GMPHD滤波器。最后通过仿真实验和实测数据验证所提算法在非均匀复杂杂波环境下具有较高检测概率和较低虚警概率,并实现目标重定位。3.针对SAR多运动目标聚焦成像问题,本文利用多运动目标信号的多分量线性调频信号形式和运动目标的稀疏特征,提出基于Chirplet-BCS的多运动目标成像方法。首先构建多目标稀疏观测模型,由于观测矩阵依赖于未知的目标运动参数,采用基于Chirplet基的自适应分解实现目标调频率参数估计,有效避免交叉项的干扰,利用调频率参数构造观测矩阵,然后采用BCS稀疏重构算法实现运动目标精确重构。通过仿真实验和实测数据验证所提算法具有较好的聚焦成像质量和剩余杂波抑制能力。4.本文将深度学习理论引入到SAR运动目标成像领域,研究了基于深度卷积神经网络的多通道SAR慢速多运动目标快速成像方法。针对SAR多运动目标快速聚焦成像问题,提出基于卷积神经网络的SAR多运动目标快速成像方法。所提成像网络Deep Imaging利用残差学习策略实现特征与梯度的有效传递,通过监督学习的方式实现网络参数更新,最终建立适用于成像场景的成像模型,实现运动目标快速聚焦成像。Deep Imaging依赖于多通道杂波抑制结果,对慢速目标难以检测与成像。针对该问题,本文将多通道杂波抑制任务集成到网络中,提出基于复数域卷积神经网络的多通道SAR慢速多目标成像方法,所提复数域成像网络CV-GMTINet将特征图和网络参数扩展到复数域,不仅把复数域数据作为网络输入,还在整个网络中传播相位信息。网络结合密集网络与残差网络的优点,自适应学习单通道和通道间有效特征,并提高特征与梯度的传递效率,缓解梯度消失问题。使用复数域反向传播算法求解网络复值参数的梯度,通过基于梯度的参数优化算法实现复值参数的更新。通过实测数据验证所提方法在运动目标成像性能和杂波抑制能力方面优于传统方法和实数域网络。

王京[2](2021)在《基于多源SAR数据青藏高原冻土冻融过程及时空分布研究》文中研究说明青藏高原独特的地理水文环境孕育了全球最大的永久冻土区。近年来在温度持续升高和工程活动的背景下,青藏高原冻土呈现出快速退化趋势,主要表现在活动层厚度增厚、冻土温度升高等。其中活动层位于永久冻土层上方,它的周期性的冻融过程能引起冻土地表发生季节性的抬升和沉降。另一方面,青藏铁路的建设和运营改变了冻土的温度场和应力场,进而造成铁路路基沉陷及附近热融滑塌等地质灾害。因此,开展大范围青藏高原和交通走廊沿线冻土形变监测、多年冻土的分布调查及活动层厚度估计研究对于青藏高原的环境、气候、寒区灾害预防、人类工程设施都具有重要科学意义。但是青藏高原自然环境恶劣,地貌景观异质性较强,采用常规的监测手段进行冻土研究存在很多缺陷。多源SAR卫星的发射和In SAR技术的突飞猛进,为青藏高原的研究提供了丰富数据源和技术支持。本论文利用Sentinel-1A数据、Terra SAR-X数据、ALOS-2 PALSAR-2数据开展青藏高原冻土冻融过程形变监测、冻土分布制图及活动层厚度反演研究,旨在为青藏高原冻土区的灾害防护和冻土环境生态保护提供科学依据和理论支撑。本文的主要内容及创新工作如下:(1)提出了基于超算平台的并行快速分布式散射体和相干散射体的时序In SAR技术(Parallel Fast Distribute Scatterer-Coherent Scatters In SAR,PFDSCSIn SAR),实现整个青藏高原的年平均形变速率反演。以TOPS干涉模式250km宽幅的Sentinel-1图像为数据源,针对CSIn SAR技术在青藏高原自然地表存在点目标不足和分布式散射体技术(Distribute Scatterer interferometry,DSI)处理效率较低等问题,通过融合分布式散射体(Distribute Scatterer,DS)来提高青藏高原点目标的密度,并提出DSI并行策略提升DSI算法的计算效率以适合青藏高原大区域形变解算。在DSI处理流程中,提出基于积分图的置信区间方法来提取同质像素点,针对中低分辨率SAR图像存在多种散射机制和最优相位计算迭代耗时问题,采用奇异值分解方估计DS点的最优相位。研究表明,PFDS-CSIn SAR与CSIn SAR技术对比,极大提高了低相干冻土区的干涉图质量并提高了测量点的密度。并行DSI方法将35h完成的整景Sentinel-1数据(4:20多视比)的DSI处理流程时间减少至30min,运行效率提高了近60倍。PFDS-CSIn SAR实验结果显示2018~2019年青藏高原年平均形变速率为-56~56mm/yr。青藏高原冻土形变与活动层厚度、土壤含水量呈现出弱相关关系,与年平均地表温度呈现出强相关关系。(2)提出了基于季节性形变模型的自适应分布式散射体技术和基于In SAR时序形变量冻土分布制图的新方法,实现青藏铁路格尔木至拉萨段冻土冻融过程的形变监测和冻土分布制图。以TOPS干涉模式250km宽幅的Sentinel-1图像和ERA5-Interim再分析的日空气温度为数据源,针对永久散射体(Persistent Scatterer Interferometry,PSI)技术应用于青藏铁路沿线形变监测过程中存在的PS点(Persistent Scatterer)不足和形变模型适用性等问题,本研究融合分布式散射体并构建基于归一化的冻融指数的季节性形变模型来对青藏铁路沿线冻土的季节性形变进行求解。在DSI处理流程中提出基于初始数据块协方差矩阵Shapiro–Wilk W检验的同质像素点提取方法,使用稳健的M-estimator估计方法估计初始协方差矩阵。在最优相位估计中采用Phase Linking方法对最大似然估计算法进行求解,同时为了加快迭代求解速度,提出基于EMI(Eigendecomposition-based Maximum-likelihoodestimator)方法的初始解作为迭代的初始条件,进而提升最优相位求解速度和精度。基于上述求解的季节性形变量、时序形变量和日空气温度数据,分析青藏铁路沿线不同地区的冻融过程。最后采用Savitzky-Golay滤波算法对In SAR时序形变量做预处理并利用非监督ISODATA分类方法进行冻土分布制图。实验结果表明:2017/03/16~2020/03/24期间研究区季节性振幅范围为-70~20mm/yr,LOS形变速率范围为-40.0~20.0mm/yr。青藏铁路沿线10公里缓冲区的季节性形变范围为-50~10mm/yr。沉降区域较大的路段集中在格尔木至西大滩、不冻泉至可可西里、五道梁至北麓河、风火山至乌丽、沱沱河至雁石坪、唐古拉山至安多、那曲至当雄、羊八井至拉萨。经验证,In SAR时序测量值与四个地点的水准测量值的相关系数分别为0.93、0.91、0.89、0.83。此外,基于日空气温度数据和时序形变量变化发现青藏铁路沿线不同地区冻土的冻融循环时间不同。基于时序In SAR形变量冻土分类结果将冻土区分类为永久冻土区、季节性冻土区和退化永久冻土区,分类结果与赵林等人冻土分类结果基本一致。(3)基于多源SAR数据分析永久冻土区不同地貌景观冻土冻融过程的形变,并提出基于分层土壤含水量和分层土壤孔隙度活动层厚度反演方法,实现北麓河地区不同地貌景观冻土的活动层厚度的反演。以Sentinel-1数据、Terra SAR-X数据、ALOS-2 PALSAR-2数据为数据源,针对北麓河地区冻土分布异质性强且地貌类型复杂等问题,提出基于分层土壤含水量和分层土壤孔隙度的活动层厚度估计方法,并构建季节性形变模型与新小基线集(New Small baseline Subsets,NSBAS)集成的方法流程,获得了北麓河地区不同地貌景观的季节性形变特征和活动层厚度,并分析不同传感器反演的形变和活动层厚度,探索多源SAR数据在永久冻土区冻融过程形变和活动层厚度反演的适用性和差异性。多源SAR数据形变结果表明季节性形变较大的地区主要集中在热融湖周围,辫状河平原、盆地地区、冰川的季节性径流地区以及河漫滩地区。Sentinel-1和ALOS-2 PALSAR-2数据对比结果表明季节性形变量的形变趋势较为一致,但是线性形变速率存在较大的差别。Sentinel-1与Terra SAR-X数据表现出较好的一致性,季节性形变和线性形变速率相关系数分别为0.78和0.84。三种传感器形变结果显示北麓河地区6个典型地物的季节性形变趋势一致。高寒草甸和河漫滩地区的季节性形变高于高寒荒漠和裸地区。结合北麓河地区日气温数据、土壤含水量、GPR数据发现冻土形变与温度、土壤含水量以及活动层厚度具有重要关系。三种传感器反演活动层厚度结果范围分别为0.3~4.23m、0.3~4.04m、0.3~4.54m,且不同地貌景观的活动层厚度差异明显。三种传感器反演活动层厚度与与探地雷达实测数据对比,可发现ALOS-2 PALSAR-2数据反演的活动层厚度在不同地貌景观区域的相关性最好,分别为0.87、0.78、0.89、0.80。Terra SAR-X数据和Sentinel-1在河漫滩地区反演的活动层厚度相关性较差,分别为0.59和0.63。本文提出的活动层厚度估计方法为青藏高原冻土区活动层厚度反演提供了有效方案。

胡亮亮[3](2021)在《基于3He极化的立式超低场磁共振成像系统设计方法研究》文中指出肺部疾病的研究长期依赖于X射线及其相关技术。X射线属于电离辐射,不宜短期内多次反复使用,这使得疾病动态跟踪研究受到限制。磁共振(MR)成像技术无电离辐射且具有多参数信息提取能力,使得短期内可反复、动态、连续地观察生物组织生理和病理变化过程。但是,由于肺部氢质子密度远低于周边其他组织,且大量肺泡空腔与组织的界面导致肺部磁导率极度不均匀,因此以1H核自旋为介质的传统中高场磁共振设备难以呈现清晰的肺部影像。引入超极化3He气体作为媒介能点亮肺部,其可行性和可靠性已经得到初步证实。为肺部疾病研究提供可连续、动态跟踪能力的专用仪器,国家自然科学基金支持“基于3He极化的肺部低场磁共振成像专用设备研发”的重大科学仪器专项项目。基于上述背景,本文开展基于3He极化的立式超低场磁共振成像系统设计方法研究,具体内容包括:(1)传统磁共振成像仿真方法输入参数为翻转角度,导致其存在不适用于复杂多变的磁场环境的问题和无法直接提供射频强度变化引起的实验现象信息的问题。为解决这两点问题,本文提出了链式磁共振成像仿真方法和准确性条件,并构建了稳定、精确、高效的磁共振成像仿真系统。传统超极化3He成像变角度激发序列参数严重依赖硬件参数,需要人工校准,为解决这一难题,提出了超极化气体成像实时校准序列和配套的成像算法,并在仿真系统上得到验证。(2)为了寻找开放程度更高的磁体解决方案,本文研究了四线圈结构的基本构型,提出了四线圈构型的统一结构约束方程,凝练出统一的四线圈构型求解用方程,并提出面向制造的优化安匝比方法,保证线圈匝数取整引起的性能下降量最小。分析并总结了线圈开放程度的趋势和引入截面尺寸后性能的变化情况。为进一步探寻更优方案,提出相似模型四线圈和六线圈均匀场设计方法。使用该方法,本文研究了圆形(四线圈和六线圈)、多边形线圈设计立式磁体的特点,仿真验证了圆形四线圈比六线圈、多边形四线圈比圆形四线圈能够获得更开放的结构。在给定均匀区域尺寸和均匀指标的情况下,八边形结构综合性能最优,四边形结构最开放(均匀性稍差)。本文根据项目需要设计了自然冷却的立式超低场正八边形主磁体。为配合主磁体形状设计八边形结构的纵向梯度线圈,本文提出了将结构设计和磁场计算分离的纵向梯度线圈设计方法,最终方案应用成功。(3)完成了立式超低场磁共振系统搭建,基于该系统进行了超过60小时的水模和离体动物器官成像实验,实验中有效视场达到310mm×310mm×400mm。实验结果表明仪器工作稳定,且能够正确无畸变地呈现二维和三维图像,系统具备开展自旋回波序列以及FLASH序列成像实验能力。基于该系统还进行了超极化3He气体成像实验,结果表明在6.4s的时间内呈现了清晰的极化腔图像,验证了新序列和成像算法。与哈佛团队的设备性能对比表明设备具备屏气肺部成像能力。用本文方法研制的基于3He极化的立式超低场磁共振成像系统具有信噪比高、无辐射、操作简便、性价比高等特点,在肺部疾病的跟踪诊疗方面拥有广阔应用前景。

冀国强[4](2020)在《粘弹性逆时偏移成像方法研究》文中研究指明随着勘探目标向复杂化发展,对地震勘探成像方法和技术提出了要求,传统的地下构造成像方法已经远不能满足勘探以及生产的需要。石油勘探中,深层偏移成像效果一直受限,造成这种现象十分重要的一点就在于地层对地震波的吸收衰减效应。由于地下介质本身具有十分强烈的粘性特征,传统偏移成像方法以胡克定律作为地下的岩石物理假设,与实际情况存在不符,会导致成像结果出现一定偏差。为了解决这个问题,本文粘弹性逆时偏移成像方法,有效解决了因地震波吸收衰减而导致深层构造无法精确成像的问题。本文基于粘弹性理论,结合标准线性固体模型与常Q模型两个粘弹性模型,分析并研究了粘弹性逆时偏移成像方法。首先对于高精度波场模拟进行了分析与研究,采用标准线性固体模型、常Q模型分析衰减特性,分别运用高阶有限差分法、伪谱法进行数值求解,而且进一步分析了决定两种方法精确性的因素,并将两种模型的计算精度与计算效率进行比较;然后对于粘弹性波场分离算法进行了研究,对四种纵横波场分离方法、两种上下行波分离方法进行实现与比较,从而得到最精确的分离方法;针对粘弹性逆时偏移成像方法,本文提出了常Q方程的稳定性补偿方法,基于Predictor-Corrector算法解决了在波场补偿过程中高频噪音的压制问题,从而获得精确度与信噪比更高的成像剖面;针对粘弹性最小二乘逆时偏移成像方法,推导了最小二乘相关方程,得到了粘弹性情况下的最小二乘逆时偏移成像流程。通过水平层状以及复杂构造的模型测试,得出了粘弹性逆时偏移成像方法可以有效提升高衰减构造的成像效果与成像精度的结论,对深层油气高精度成像理论方法的发展有十分重要的意义对保障国家能源安全有积极作用。

仝云霄[5](2020)在《InSAR矿区地表形变监测及大气延迟校正研究》文中认为煤炭资源作为我国重要的基础能源,极大地促进了我国的经济发展和社会进步,但是煤炭的大规模开采也带来了一系列生态环境灾害和地表形变问题,及时准确地获取沉降信息,掌握地表运移规律,对于合理有效开采煤炭资源、矿区灾害预警、保护生态环境具有重大意义。常规的形变监测方法成本高、工作量大、观测效率低、点位密度低等问题,很难适应矿区大范围的形变监测。合成孔径雷达干涉测量技术(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术具有空间分辨率高、穿透能力强、监测范围大、全天候全天时、连续空间覆盖、安全性高等优势,已经发展成为一种重要的空间对地形变观测方法。而矿区的地理环境复杂、形变梯度大、速率快、多植被覆盖等特点限制了InSAR技术的应用,论文针对InSAR在矿区应用中的不足,以河北蔚县煤矿区为研究区,进行了矿区地表大梯度多维度沉降监测研究。另一方面,大气水汽的存在使得雷达信号传播路径发生弯曲以及传播速度减慢,导致干涉相位中存在一个附加的延迟相位,其造成的监测误差达到分米级,降低了形变监测的可靠性和精度,本文针对大气延迟这一InSAR技术最主要误差源,以香港为研究区进行了InSAR大气延迟校正研究。本文的主要内容如下:(1)总结分析了InSAR技术的理论原理和研究发展现状,分别阐述了合成孔径雷达差分干涉测量技术(Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar,D-InSAR)、永久散射体干涉测量技术(Persistent Scatterer Interferometric Synthetic Aperture Radar,PS-InSAR)、短基线集干涉测量技术(Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Radar,SBAS-InSAR)和偏移量追踪技术(offset tracking)的基本原理及处理流程;同时介绍分析了大气对雷达信号的延迟效应。选取了7景TerraSAR-X影像,基于D-InSAR技术监测河北蔚县矿区的地表沉降,监测结果显示由于大规模开采煤炭资源,该矿区形成了几个比较明显的沉降漏斗,最大沉降量达到382.86 mm,沉降平均速率约为5.07 mm/y,并使用最邻近的水准数据来验证D-InSAR监测结果,证实了D-InSAR技术在矿区形变监测的有效性;选取了20景TerraSAR-X影像,利用PS-InSAR和SBAS-InSAR两种时序InSAR技术来获取蔚县城区的地表形变信息,结果显示蔚县城区中心发生了比较严重的沉降,而蔚县南部地区发生了稍微的上升,两种方法获取的形变结果具有很高的一致性和相关性,证实了时序InSAR技术城区形变监测的可靠性。(2)使用19景TerraSAR-X和16景Sentinel-1影像,基于SBAS-InSAR获取了河北蔚县矿区雷达视线方向(line of sight,LOS)上的沉降信息,并联合降轨TerraSAR-X和升轨Sentinel-1影像获取了研究区域在垂直方向和东西方向的二维形变速率;考虑到SBAS-InSAR技术在小量级变形领域的高精度优势以及偏移跟踪技术在大量级变形领域的应用潜力,提出一种基于空间相干图的方法,结合SBAS-InSAR和偏移跟踪技术进行矿区大梯度形变的监测,并使用精密水准数据来验证结合结果,二者平均误差约为59.3 mm,表明综合利用SAR图像的相位信息和强度信息能够在大量级变形区域中探测相对可靠的形变信息。(3)针对InSAR技术易受大气延迟的影响,以香港为研究区分别使用了Power law、ERA-Interim、MERRA、GACOS以及WRF来估计InSAR大气延迟相位,对比分析了各方法校正结果的可靠性和精度,针对单一方法在大气校正中的缺陷,结合多种方法来估计大气延迟相位,并与单独使用其中一种方法的结果进行了对比分析,结果证实了结合多种方法进行InSAR大气延迟校正的可行性。

范炜康[6](2020)在《分布式星载InSAR干涉基线常值误差标定方法研究》文中进行了进一步梳理分布式星载干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)是当前最热门的对地观测雷达系统,具有全天候、全天时、高穿透、高分辨的特性,凭借其编队构形,可大幅减小数据的时间去相干,基线长短可随任务灵活调整,实现更高的地形测绘精度和更好的形变监测效果,是未来星载InSAR技术的主要发展方向。精确确定星间干涉基线参数是分布式星载InSAR系统实现高精度对地观测任务的基础,本文以提高分布式星载InSAR系统的对地定位精度为牵引,重点研究了通过标定全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)获取的初始干涉基线中含有的常值误差,提高分布式星载InSAR干涉测量定位精度的理论依据与实现方法。主要研究内容包括以下4个方面:(1)研究了GNSS初始干涉基线中常值误差的标定原理根据现有分布式星载InSAR系统星间基线的确定方法,对GNSS定位信息转换至干涉基线过程中存在的误差进行了分析;在经典InSAR成像构形中推导建立了干涉基线常值误差与高程测量误差之间的数学模型;分析了干涉基线常值误差标定过程中可能引入的误差源,推导了各项误差对基线定标的影响公式。(2)构建了基于主、辅星双基成像特点的目标定位模型在现有分布式星载InSAR目标定位算法研究成果的基础上,对Mora方程进行了主、辅星双基成像模型下的改进,给出了收发时刻位置不同、速度矢量不同的目标定位模型和数据处理策略。利用此定位模型开展的无控制点条件下的定位精度检测实验验证了定位模型的准确性和数据处理策略的有效性。(3)设计了主星斜距测量误差与多普勒中心频率的校正方案针对无控制点定位结果中存在的系统性误差,依据双基成像模型,设计了使用控制点标定主星斜距测量误差和多普勒中心频率的方法,成功的检测出论文使用的实验数据中存在着的斜距测量误差,并给出了与斜距长度线性相关的斜距测量误差校正公式、与距离向坐标线性相关的多普勒中心频率校正公式,剔除了干涉基线定标过程中的干扰因素。(4)实现了干涉基线常值误差标定算法,提高了系统的干涉测量定位精度在目标定位模型和斜距测量误差校正方法已经确定的基础上,创新整合等效相位中心、主雷达天线相位中心局部坐标系和主成像面投影的思想,设计了干涉基线常值误差标定方法,解决了经典InSAR基线定标模型不能直接应用于分布式星载InSAR系统的问题,获得了干涉基线的常值误差。应用基线定标参数后的定位实验结果表明,在完成干涉基线常值误差标定后,能够有效提高双基成像分布式星载InSAR系统的干涉测量定位精度。

冯哲煜[7](2019)在《低成本卫星/惯性/视觉组合导航关键技术研究》文中研究指明随着人工智能和传感器技术的不断进步,导航技术的应用场景不断拓展,越来越多的应用对导航参数的精度、可靠性和可用性提出了更高的要求,同时又对导航系统的体积、重量和成本作出了更严格的限制。随着集成电路和微机电技术的进步,微型传感器的性能不断提高,基于这些传感器实现组合导航系统一方面可以提高导航系统的性能,另一方面可以减小其体积、重量,并降低成本。因此,低成本卫星/惯性/视觉组合导航技术已成为国内外研究的热点。然而面向低成本传感器的单目视觉-惯性SLAM、卫星/惯性/视觉组合导航模型构建等关键技术仍有待进一步完善。基于此,本文以低成本卫星/惯性/视觉组合导航平台为基础,重点研究了这两项关键技术,主要的工作和创新点如下:1.重点研究了单目视觉-惯性SLAM技术,从系统初始化、滑动窗口优化和回环优化等方面对目前较为成熟的单目视觉-惯性SLAM开源框架VINS-Mono进行了改进:(1)针对目前主流单目视觉里程计初始化成功的判别条件不够可靠的问题,提出使用相机平移计算归一化向量位移作为初始化成功判据,提高了单目视觉里程计的稳定性。(2)针对相机-IMU外参初始化的问题,提出通过最小化相机和IMU之间的旋转误差对相机-IMU相对旋转和时延进行估计,同时以Jacobian的奇异值和平均旋转误差作为参数收敛判据。实验结果表明,本文方法能够有效保证相机-IMU相对旋转和时延的收敛,相对旋转初始化精度优于2°,相对时延初始化精度优于5ms。(3)针对卷帘快门相机,根据其按行曝光的特点,并考虑相机-IMU外参,推导了相应的图像点重投影公式。使用该公式进行卷帘快门相机图像特征点校正和跟踪,能够基本消除卷帘快门效应的影响。(4)针对传感器参数在线标定的问题,将相机-IMU外参、卷帘快门图像读取时间等参数引入状态空间,在进行里程计解算的同时对这些传感器参数进行优化,并根据待估参数的可观性动态调节系统方程避免系统发散。实验结果表明相机-IMU相对旋转精度可达0.7°,平移精度可达0.02m,时延精度可达亚毫秒级。(5)针对低成本IMU尺度漂移的问题,提出对所有关键帧进行五自由度优化。即当检测到回环后,优化关键帧数据库中每一个关键帧的尺度,航向角和三维位置。实验结果表明五自由度优化相比于四自由度优化更好的消除位置累积误差和尺度漂移。2.深入研究了低成本卫星/惯性/视觉组合导航的模型和方法。首先针对伪距定位误差较大,加入系统短期内对位姿约束效果不明显的问题,提出借助载波相位历元间差分定位结果对系统进行约束。推导了载波相位历元间差分定位观测模型,实验结果表明载波相位历元间差分定位精度可达厘米级。针对低成本接收机抗干扰能力弱,容易产生异常值的问题,提出通过抗差估计和状态检验对粗差进行抑制,实验结果表明本文方法能有效抑制粗差。针对卫星/惯性/视觉数据融合的问题,提出使用伪距定位结果和载波相位历元间差分定位结果对视觉-惯性系统进行约束从而实现位姿融合。实验结果表明,在GNSS的辅助下,位姿融合能够进一步削弱视觉-惯性里程计/SLAM的误差,特别是尺度误差。3.为了将本文提出的组合导航算法投入到实际应用,我们搭建了一个卫星/惯性/视觉组合导航平台,以满足组合导航算法对传感器数据的采集和解算的需求。针对传感器数据时间同步的问题,我们一方面使用IMU和相机输出的脉冲信号确定IMU数据和图像的时间戳,另一方面通过GNSS接收机输出的UTC PPS脉冲将本地时间与UTC对准。实验结果表明相机-IMU硬件延迟波动稳定在0.15ms内,本地时间与UTC对准精度优于7μs。最后开展了行走和骑行实验,对本文系统在室内外环境下的定位性能进行了验证。针对轨迹精度评估的问题,我们提出使用PPK或UWB定位结果与视觉-惯性里程计/SLAM输出的位姿进行融合得到轨迹参考真值,用于轨迹误差的定量评估。实验结果表明,在各实验场景下本文单目视觉-惯性里程计的位置误差累积率在0.03m/m左右,航向角误差累积率在0.008°/m左右。经过位姿融合后,位置精度优于3m,航向角精度优于0.12°。

钟雨[8](2019)在《多波多分量逆时偏移研究》文中研究说明逆时偏移基于双程波动方程延拓波场,没有倾角限制,能够对复杂构造区域进行准确成像,是目前地震领域成像精度最高的一种偏移方法。多波多分量地震数据包含了纵波和横波信息,充分利用多波多分量数据能够得到更多的关于地下构造和岩性信息,提高地震勘探的精度。多波多分量逆时偏移能够更好地对复杂构造进行成像,能够识别与流体相关的特殊构造。但是,多波多分量逆时偏移存在不同波场之间的串扰噪音问题、分辨率低及转换波极性反转等问题。针对这些问题,在前人的研究基础上本文对多波多分量逆时偏移展开了深入研究。本文主要做了以下几方面的工作:1)研究并实现了各向同性介质及VTI介质中的弹性波交错网格有限差分数值模拟方法。2)较系统地研究各向同性逆时偏移方法原理、流程及关键技术,并实现了基于纵横波解耦方程的各向同性多波多分量逆时偏移方法。通过解耦方程,能够快速分解得到矢量纵波和矢量横波,进一步利用分解的矢量纵波和矢量横波进行成像,压制串扰噪音,提高成像质量。通过矢量成像条件,较好地解决了转换波极性反转问题。另外,本文也实现了基于激发振幅成像条件的各向同性多波多分量逆时偏移方法,节省了内存,提高了计算效率。3)研究并实现了VTI介质逆时偏移方法,通过VTI介质逆时偏移方法校正各向异性的影响。针对各向异性介质中的波场分离比较困难、计算效率低的问题,提出了基于拟声波方程去辅助分解各向异性介质中的波场;进一步提出了基于拟声波方程VTI介质逆时偏移方法,通过该方法能够得到矢量纵波和横波并分别进行成像,压制了串扰噪音,提高成像质量。通过矢量成像条件,较好地解决了转换波极性反转问题。另外,本文也实现了基于激发振幅成像条件的VTI介质逆时偏移方法。4)较系统地研究了最小二乘偏移原理、优化算法,详细地介绍和实现了常规各向同性最小二乘逆时偏移。通过不同震源情况下的辐射模式分析,发现不同震源情况下在不同的波模式之间均存在严重的串扰噪音。为了压制串扰噪音,本文提出了基于波模式分解的最小二乘逆时偏移方法,并提出了一个新的解耦的伴随方程。进一步,本文还提出了基于波模式分解的新梯度方程来更新P波和S波的成像结果。新方法有效地压制了不同波场之间的串扰噪音,提高了最小二乘逆时偏移的成像质量。5)提出了VTI介质最小二乘逆时偏移方法,新提出VTI介质最小二乘逆时偏移方法能够有效地校正各向异性的影响,提高偏移成像质量。

雍鹏[9](2019)在《地震波数据域波形反演方法研究》文中研究表明数据域波形反演充分利用叠前地震波场的运动学和动力学信息,重建地下介质参数,具有揭示复杂地质背景下构造与储层物性的潜力。数据域波形反演将偏微分方程约束下的反问题转化为大规模的数据匹配优化问题,试图重建地下模型的一个宽而连续的波数谱,将宏观速度模型的建立与反演成像融为一体。针对强非线性的数据域波形反演存在的计算量大、对初始模型依赖性强、多解性强等问题,本文发展了高效的正演模拟方法,结合实际的地质地球物理问题,分析了数据域波形反演问题的难点,发展了不同的波形反演策略与方法。基于波动方程的地震波场正演模拟是数据域波形反演的基础;本文基于规则网格和交错网格有限差分法,开展了时间域、频率域全波形数值模拟方法研究。推导了基于卷积完美匹配层的波动方程,有效地压制了由于人工边界截断引起的边界反射;介绍了2D频域波形正演的五点法与九点法,为展开频率域多尺度波形反演奠定了基础。为了提高正演的效率,本文基于平面波解,推导了时间-空间域等效交错网格的频散关系,将数值频散与CFL计算常数联系在一起。采用以减少给定波数范围内所有传播方向的相对频散误差为目标函数,并借助牛顿法快速获取优化的差分系数。频散分析表明等效交错网格正演在低速介质中容易出现空间频散,在高速介质中高波数分量容易出现时间频散,数值模拟显示该方法既能有效地压制空间频散,也可以减少时间频散。对于弹性波形正演,本文利用特征值分解方法推导了波数域中平面波解析解。基于弹性平面波解,得到了等效交错网格正演的三个新的时空域频散关系,分别对应于弹性波中的纵波、横波和转换波项。通过利用这些新的关系,可以独立地研究不同空间差分项的频散误差。频散分析表明,不同的空间差分项具有不同的误差。因此建议使用不同的有限差分算子来逼近三个空间导数项。正演模拟结果表明,与泰勒级数展开和优化的空间差分方法相比,发展的时空时空优化差分方法具有更高的弹性波正演精度。在最小二乘反演框架下,推导了伴随状态法高效计算地震波形反演的梯度,结合非线性优化方法更新模型参数。针对数据域波形反演病态性,本文从非线性波形反演的线性化基础(Born近似)出发,分析了非线性波形反演的影响因素,主要包括数据低频、扰动的规模以及观测系统,为发展合适的反演策略和方法奠定了基础。并介绍了基于反演思路的时间域与频率域子波反演方法,以及针对多参数串扰问题,讨论使用二阶Hessian信息压制参数之间的干扰。为了降低非线性波形反演陷入局部极值的风险,本文引入最佳运距离,从全局的角度来测量地震剖面之间的误差。考虑到计算地震剖面之间的最佳输运距离也是一个大规模的优化问题,本文采用原始-对偶混合梯度法并基于GPU实现来快速求解。当宏观背景速度场不准时,模拟数据与观测数据的同向轴存在时移与空移的特征,利用最佳输运距离具有抓住复杂同向轴时移和空移特征的能力,缓解了反演对初始模型的依赖性,并成功应用到0-3Hz低频段充满噪声的SEG 2014的标准盲测数据。在实际应用中,当初始速度场比较准确时,常使用最小二乘偏移方法来构建地质体的高波数成分,对于只存在振幅差别的信号,最佳输运距离表现为L1范数的特征,对非高斯噪声不敏感,提高了反演成像的稳健性,最佳输运距离能够均衡数据残差中的振幅,提高弱信号对成像的贡献,加快收敛速率。由于地质盐丘与沉积岩之间存在强速度差,波形与速度扰动之间的关系变得强非线性。当速度场精度不足时,释放地震波场满足波动方程的约束,可以扩大反演的搜索空间,本论文发展了波场重构反演方法通过在目标函数上增加惩罚项,将波动方程约束转化无约束优化问题,用于梯度用于计算的波场不再严格满足波动方程。为了充分利用地质盐体内速度变化不大的先验信息,本文采用强约束的全变差正则化技术,每次迭代将模型参数投影到由全变差范数构建的凸集空间。在未使用3Hz以下信息情况下,联合波场重构反演与全变差正则化成功实现盐丘的自动化地由浅至深的逐层反演。

姜小欢[10](2019)在《远震接收函数三维逆时偏移方法研究及其应用》文中指出地球内部广泛存在速度不连续界面,这些界面的深度和起伏构造对于研究地球的组成、温度、压力及地球动力学演化过程有重要意义。主动源地震学方法耗资巨大,且受其穿透深度的限制,主要用于研究较浅的地球结构。目前全球范围密集地震台网布设,以及世界范围的中强地震频发,被动源地震成像方法被广泛应用于地下结构研究。在被动源地震学研究中,远震接收函数作为一种常用技术,为研究地壳上地幔速度间断面以及横向变化,提供了理想的工具。另一方面,逆时偏移方法作为目前适用于密集台网的高分辨率成像方法,其最初是应用于反射波成像,该方法具有适应性强、数值稳定、成像保真度高及易操作等优点,目前已有学者将逆时偏移方法引入到远震成像中。传统远震波形成像方法存在的主要问题是:1)无法准确对横向强烈变化的结构成像,如共转换点叠加(CCP)方法;2)远震逆时偏移波场传播过程用到的全波动方程数值模拟方法,其计算量大且对存储要求高;3)目前利用远震数据进行逆时偏移的方法均需要去除震源响应,且在波场传播过程中对P波和S波进行波场分离,操作较为复杂。针对上述问题,本文提出一种直接利用接收函数进行三维逆时偏移的方法(RF-RTM),其不仅可利用地下界面初次的P-S转换震相成像,也可以利用其二次转换震相PpPs成像。1)与传统逆时偏移方法类似,RF-RTM方法也可以对复杂地下结构准确成像;2)该方法利用PSPI算法作为波场传播算子,相较于其他全波动方程数值模拟方法,该算法的计算效率较高,且该方法无条件数值稳定;3)RF-RTM方法直接利用接收函数进行成像,接收函数通过反褶积去除了震源响应,其波形主要包含P-S转换波信息,因此该方法无需进行P波和S波分解;4)实际台站布设往往是稀疏且不等间距的,而高精度的成像技术需要信号密集且等间距的。为了解决该问题,本文发展了一种接收函数非线性伸缩插值方法;5)最后本文将上述插值方法和成像方法应用到两个研究区,一是位于美国中部地区的沃巴什峡谷地震带中布设的300-km长台站间距约为10 km的线性台阵,二是位于中国新疆西准噶尔地区一条长约100-km台站间距约为1 km的近似线性台阵。通过上述研究,本文主要得出的结论如下:1.对不同类型的Moho模型进行数值模拟和偏移成像,验证了本文提出的RF-RTM方法的有效性,并通过与传统接收函数CCP叠加成像结果对比,阐述了该方法的优越性:1)在地下存在横向变化剧烈或陡倾角结构的情况,RF-RTM仍可准确将界面偏移到正确位置,而CCP方法无法将转换点偏移到正确位置;2)对于波场在横向剧烈变化界面处产生的绕射波,RF-RTM可对其准确成像,而CCP方法成像结果因绕射波能量出现干扰假象。2.通过对成像影响因素分析讨论:1)本文建议利用RF-RTM方法对地壳尺度的接收函数成像时,台站间距应小于5 km,另外对于地下结构横向变化剧烈或实际波形数据有噪音的情况则要求高频的接收函数和较小的台站间距;2)通过测试速度模型的敏感度,界面深度受速度及/影响较大,因此一个相对精确的地壳P波和S波速度模型对于RF-RTM和CCP方法均是必要的;3)本文提出的RF-RTM方法通过模拟实验可以成功利用二次P-S转换波PpPs进行成像。可以同时利用接收函数中的Ps波及PpPs波成像有诸多优势,如增加了用于成像的数据、可以识别由于多次波造成的假象界面、通过对比Ps波和PpPs波成像结果可以调整速度模型平均的/比值;4)环境噪音对成像结果有较大影响,当地下结构横向变化剧烈时,影响更明显。为了获取高精度的成像结果,应尽可能选取高信噪比的数据进行成像;5)通过对比,基于PSPI的逆时偏移计算效率高于基于有限差分的逆时偏移。3.对于接收函数非线性伸缩插值规范化方法,通过多个数值模拟试验验证了该方法的有效性,得出了如下结论:1)该方法可以将分布不均的接收函数插值到等间距,在初始假设稍有违背的情况该方法仍然适用;3)该方法可以有效减少阶梯状的插值假象;3)当存在强烈绕射时,该方法无法完全将绕射点处的接收函数波形恢复;4.对于美国中部沃巴什峡谷地震带研究区,从成像结果中我们可以得出结论:1)该线性剖面下方可见的间断面包括深度为13 km左右的间断面,推测为伊利诺伊盆地部分,深度为1020 km的间断面,可能为上地壳和下地壳的边界,及最深的Moho界面,其从东南方向的近50 km到西北方向近60 km变化,另外剖线中心部位深度为40 km左右存在一个间断面,被解释为裂谷枕的顶部;2)对比RF-RTM和CCP结果,受一维速度模型假设影影响CCP成像结果比较平滑,而RF-RTM结果起伏相对明显一些,更能反映横向非均匀介质的特征。5.对于中国新疆西准噶尔地区,从成像结果可以得出结论:1)准噶尔盆地基底厚度大概在3 km左右,且横向起伏较明显;2)在扎伊尔山和准噶尔盆地交汇处可见一明显的倾斜速度间断面,推测为从地表延伸到中地壳的一个高角度断层;3)RF-RTM成像显示Moho深度变化范围在4250 km,其中扎伊尔山下方Moho界面深度近似水平约为42 km,从扎伊尔山和准噶尔盆地交汇处开始Moho界面明显加深,准噶尔盆地上测线下方Moho界面最深在50 km左右;4)与CCP结果相比较,RF-RTM成像结果在横向上起伏更明显,提供了更多的横向信息。

二、MT偏移成像更高精度差分方程的建立与求解(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、MT偏移成像更高精度差分方程的建立与求解(论文提纲范文)

(1)多通道SAR地面运动目标检测与成像研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
符号对照表
缩略语对照表
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 多通道SAR-GMTI系统发展现状
        1.2.2 SAR运动目标检测研究现状
        1.2.3 SAR运动目标成像研究现状
        1.2.4 目前存在的问题
    1.3 本文研究内容与结构安排
第2章 多通道SAR回波信号模型和杂波抑制方法
    2.1 引言
    2.2 多通道SAR回波信号模型分析
        2.2.1 多通道SAR运动目标成像几何构型
        2.2.2 运动目标与杂波信号模型
        2.2.3 运动目标与杂波多普勒特性分析
    2.3 地物杂波统计特性分析
    2.4 基于DPCA-BCS的双通道SAR杂波抑制方法
        2.4.1 压缩感知理论
        2.4.2 双通道DPCA技术
        2.4.3 基于稀疏贝叶斯学习的重构算法
        2.4.4 实验结果与分析
    2.5 基于STAP-BCS的多通道SAR杂波抑制方法
        2.5.1 多通道STAP技术
        2.5.2 BCS重构算法
        2.5.3 实验结果与分析
    2.6 本章小结
第3章 非均匀杂波环境下多通道SAR运动目标检测与重定位
    3.1 引言
    3.2 基于子孔径的图像序列生成
    3.3 径向速度对目标位置影响
    3.4 多目标随机有限集模型
    3.5 基于改进GMPHD滤波器的SAR运动目标检测
        3.5.1 GMPHD滤波器
        3.5.2 改进GMPHD滤波器
    3.6 实验结果与分析
        3.6.1 仿真结果与分析
        3.6.2 Gotcha SAR实测数据实验
    3.7 本章小结
第4章 基于稀疏贝叶斯学习的SAR多运动目标成像
    4.1 引言
    4.2 多目标稀疏观测模型
    4.3 基于CHIRPLET-BCS的SAR多运动目标成像方法
        4.3.1 基于Chirplet基的自适应分解
        4.3.2 基于BCS的多目标稀疏重构算法
    4.4 实验结果与分析
        4.4.1 仿真结果与分析
        4.4.2 机载SAR实测数据实验
        4.4.3 星载TerraSAR-X实测数据实验
        4.4.4 Gotcha SAR实测数据实验
    4.5 本章小结
第5章 基于DCNN的多通道SAR慢速多运动目标快速成像
    5.1 引言
    5.2 深度学习对逆问题的求解
    5.3 基于卷积神经网络的SAR多运动目标快速成像
        5.3.1 基于DCNN的多运动目标成像原理
        5.3.2 成像网络架构
        5.3.3 成像网络的反向传播
        5.3.4 实验数据与结果分析
    5.4 基于复数域卷积神经网络的多通道SAR慢速多目标成像
        5.4.1 基于CV-CNN的多通道SAR慢速多目标成像原理
        5.4.2 复数域成像网络架构
        5.4.3 复数域成像网络的反向传播
        5.4.4 实验数据与结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历

(2)基于多源SAR数据青藏高原冻土冻融过程及时空分布研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 InSAR技术的研究现状
        1.2.2 青藏高原冻土形变监测研究现状
        1.2.3 青藏高原交通工程沿线形变监测研究现状
        1.2.4 青藏高原冻土活动层厚度反演研究现状
        1.2.5 青藏高原冻土分布研究现状
        1.2.6 有待研究的问题
    1.3 论文的研究内容与章节安排
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 章节安排
第2章 青藏高原形变和活动层厚度反演InSAR方法研究
    2.1 引言
    2.2 青藏高原冻土冻融过程形变反演InSAR技术
        2.2.1 永久散射体技术
        2.2.2 分布式散射体技术
    2.3 青藏高原冻土InSAR形变模型
    2.4 基于InSAR技术的活动层厚度反演方法
        2.4.1 基于季节性形变量活动层厚度反演方法
        2.4.2 基于热传导定律的活动层厚度反演
        2.4.3 基于MT-InSAR形变和多维土壤水分分布的活动层厚度反演
    2.5 本章小结
第3章 基于超算平台PFDS-CSInSAR技术青藏高原形变反演
    3.1 引言
    3.2 PFDS-CSInSAR技术
        3.2.1 Sentinel-1 数据预处理和干涉流程
        3.2.2 CSI处理
        3.2.3 DSI处理
        3.2.4 DSI并行策略
        3.2.5 时序InSAR流程
        3.2.6 多轨InSAR形变结果拼接
    3.3 青藏高原介绍
    3.4 实验数据集
    3.5 实验结果及分析
        3.5.1 DSI处理结果
        3.5.2 青藏高原形变速率结果图
        3.5.3 青藏高原形变速率成因分析
        3.5.4 并行DSI处理效率分析
    3.6 实验结果对比与验证
        3.6.1 PFDS-CSIn SAR与 CSIn SAR结果对比
        3.6.2 部分区域验证
    3.7 本章小结
第4章 青藏铁路沿线冻土冻融过程形变监测及冻土分类
    4.1 引言
    4.2 基于季节性形变模型自适应分布式散射体技术
        4.2.1 青藏高原自适应分布式散射体技术
        4.2.2 基于季节性形变模型的时序解算部分
    4.3 基于季节性形变模型时序形变结果冻土分类方法
    4.4 研究区和数据集介绍
    4.5 实验结果与分析
        4.5.1 青藏铁路沿线自适应分布式散射体技术结果与分析
        4.5.2 Sentinel-1 数据青藏铁路沿线季节性形变结果
        4.5.3 青藏铁路沿线季节性形变结果区域性分析
        4.5.4 青藏铁路沿线冻土分类制图结果与分析
    4.6 青藏铁路沿线结果对比与验证
        4.6.1 青藏铁路沿线形变结果与NSBAS技术对比
        4.6.2 青藏铁路沿线水准数据验证
        4.6.3 青藏铁路沿线冻土分类结果野外采样点验证
    4.7 本章小结
第5章 多源SAR数据冻土冻融过程及活动层厚度时空分析
    5.1 引言
    5.2 NSBAS 技术和活动层厚度反演模型
        5.2.1 NSBAS技术
        5.2.2 基于NSBAS技术季节性形变活动层厚度反演模型
    5.3 研究区和实验数据介绍
        5.3.1 研究区
        5.3.2 数据源
    5.4 实验结果与分析
        5.4.1 多源SAR数据形变参数估计结果与时空分析
        5.4.2 北麓河地区形变结果分析
        5.4.3 北麓河地区活动层厚度结果与分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
        6.1.1 主要研究结论
        6.1.2 主要创新点
    6.2 存在问题与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(3)基于3He极化的立式超低场磁共振成像系统设计方法研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 肺部疾病影像手段概述
        1.1.2 磁共振肺部成像概述
        1.1.3 超低场磁共振系统的研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 超低场磁共振技术研究现状
        1.2.2 磁共振成像仿真现状
        1.2.3 磁路系统研究现状
        1.2.4 磁共振谱仪技术现状
    1.3 研究重点和难点
        1.3.1 研究重点
        1.3.2 研究难点
    1.4 主要研究内容和结构安排
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 论文结构安排
第二章 磁共振成像基础
    2.1 磁共振现象与原理
        2.1.1 原子核的磁性
        2.1.2 核子极化
        2.1.3 磁共振现象与共振条件
        2.1.4 弛豫现象
        2.1.5 磁共振信号
    2.2 磁共振成像原理
        2.2.1 空间编码
        2.2.2 层面选择
        2.2.3 K空间与成像序列
第三章 磁共振成像仿真
    3.1 链式磁共振仿真方法
        3.1.1 布洛赫方程
        3.1.2 链式仿真方法
        3.1.3 仿真方法比较
    3.2 磁共振成像仿真系统设计与验证
        3.2.1 仿体模型
        3.2.2 磁路系统仿真模型
        3.2.3 仿真计算单元
        3.2.4 射频接收线圈仿真模型
        3.2.5 谱仪仿真模型
        3.2.6 仿真系统验证
    3.3 仿真平台应用
        3.3.1 超低场磁共振平台梯度参数选择与验证
        3.3.2 超极化与热极化成像的异同比较
        3.3.3 超极化~3He成像序列设计与验证
    3.4 本章小节
第四章 超低场磁共振系统磁场设计方法研究
    4.1 磁场计算基础
        4.1.1 毕奥-萨伐尔定律
        4.1.2 有限长直导线的磁场计算
        4.1.3 圆弧导线的磁场计算
        4.1.4 多线圈磁场计算
    4.2 立式超低场磁共振主磁体选型
        4.2.1 主磁体分类
        4.2.2 主磁体主要性能指标
        4.2.3 主磁体总体方案选择
    4.3 圆环形四线圈均匀场方案总结
        4.3.1 引言
        4.3.2 圆环形四线圈结构解集和约束方程
        4.3.3 基于约束方程的优化设计方法
        4.3.4 Lee-Whiting线圈构型优化实验
        4.3.5 圆形四线圈构型性能分析实验
    4.4 相似模型均匀场设计方法
        4.4.1 运用相似性建模
        4.4.2 相似模型四线圈均匀场设计方法
        4.4.3 相似模型六线圈均匀场设计方法
    4.5 立式超低场主磁体设计与实施
        4.5.1 立式超低场主磁体仿真
        4.5.2 正八边形双极板主磁体
    4.6 纵向梯度线圈设计
        4.6.1 结构设计与磁场计算分离的设计方法
        4.6.2 八边形纵向梯度线圈的设计与实现
    4.7 本章小节
第五章 超低场磁共振系统构建与验证
    5.1 磁共振控制系统
        5.1.1 磁共振谱仪设计探讨
        5.1.2 序列开发环境设计探讨
        5.1.3 磁共振设备调试终端软件简介
    5.2 超低场磁共振系统集成
        5.2.1 磁共振系统构成
        5.2.2 功能模块之间的连接关系
        5.2.3 系统集成
        5.2.4 系统集成经验总结
    5.3 超低场磁共振系统性能验证
        5.3.1 热极化~1H成像实验
        5.3.2 超极化~3He气体成像实验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
        6.1.1 论文的主要创新点和贡献
        6.1.2 具体工作成效与不足
    6.2 展望
参考文献
附录 1 基于旋转矩阵的仿真方法
附录 2 链式仿真样例
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况

(4)粘弹性逆时偏移成像方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
创新点摘要
前言
    0.1 选题目的及意义
    0.2 国内外研究现状
        0.2.1 粘弹性波场传播理论的研究现状
        0.2.2 粘弹性逆时偏移成像方法的研究现状
    0.3 技术路线与研究内容
第一章 粘弹性地震波场模拟
    1.1 含记忆变量的粘弹性波动方程
        1.1.1 标准线性固体模型及其本构关系
        1.1.2 含记忆变量的粘弹性方程
        1.1.3 高阶交错网格有限差分数值方法
        1.1.4 有限差分精度分析
    1.2 基于常Q模型的粘弹性波场模拟
        1.2.1 常Q模型及其本构关系
        1.2.2 时间分数阶导数粘弹性方程
        1.2.3 含有拉普拉斯算子的粘弹性方程
        1.2.4 交错网格伪谱法
        1.2.5 伪谱法精度分析
    1.3 两种粘弹性模型分析与比较
        1.3.1 计算精度分析与比较
        1.3.2 计算速度分析与比较
    1.4 本章小结
第二章 粘弹性地震波场分离
    2.1 纵横波场分离
        2.1.1 基于亥姆霍兹分解的粘弹性波场分离
        2.1.2 空间域粘弹性波场分离
        2.1.3 波数域粘弹性波场分离
        2.1.4 基于矢量解耦方程的粘弹性波场分离
        2.1.5 不同方法计算精度与时间比较
    2.2 上下行波分离
        2.2.1 Poynting矢量分离上下行波
        2.2.2 希尔伯特变换分离上下行波
    2.3 本章小结
第三章 粘弹性逆时偏移成像
    3.1 逆时偏移成像原理概述
        3.1.1 理想状况下逆时偏移成像原理
        3.1.2 结合粘滞特征的逆时偏移成像原理
    3.2 常Q模型粘弹性逆时偏移
        3.2.1 波场补偿高频噪音产生原理
        3.2.2 Predictor-Corrector算法
        3.2.3 模型测试
    3.3 行波分离的粘弹性逆时偏移
        3.3.1 上下行波场分离粘弹性逆时偏移
        3.3.2 VSP地震记录上下行波分离粘弹性逆时偏移
    3.4 本章小结
第四章 粘弹性最小二乘逆时偏移成像
    4.1 逆时偏移成像方法的不足
        4.1.1 单分量逆时偏移不足分析
        4.1.2 多分量逆时偏移不足分析
    4.2 最小二乘逆时偏移原理
        4.2.1 波恩近似与伴随方程
        4.2.2 梯度构建与偏移算法实现
    4.3 模型测试
        4.3.1 层状模型测试
        4.3.2 局部Marmousi模型
    4.4 本章小结
结论
参考文献
发表文章目录
致谢

(5)InSAR矿区地表形变监测及大气延迟校正研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容与技术路线
    1.4 论文组织结构
2 InSAR技术基本原理及大气延迟效应
    2.1 SAR技术原理及成像特性
    2.2 InSAR技术原理
    2.3 D-InSAR技术原理
    2.4 MT-InSAR技术原理
    2.5 偏移量追踪技术
    2.6 InSAR大气延迟效应
    2.7 本章小结
3 InSAR矿区地表形变监测应用研究
    3.1 D-InSAR监测蔚县矿区地表形变
    3.2 时序InSAR监测蔚县城区地表形变
    3.3 结合SBAS-InSAR和 offset tracking监测蔚县矿区大梯度地表形变
    3.4 本章小结
4 InSAR大气延迟校正研究
    4.1 研究区与数据概况
    4.2 SBAS-InSAR时序处理
    4.3 SBAS-InSAR大气延迟校正
    4.4 大气延迟校正结果综合分析
    4.5 结合多种方法校正大气延迟
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(6)分布式星载InSAR干涉基线常值误差标定方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 分布式星载InSAR系统发展历史与现状
        1.2.2 分布式星载InSAR基线定标研究现状
    1.3 结构安排
第二章 分布式星载InSAR干涉基线常值误差标定原理与误差分析
    2.1 干涉基线初值的确定方法与误差分析
        2.1.1 干涉基线初值的确定方法
        2.1.2 初始干涉基线误差源分析
    2.2 干涉基线常值误差标定基本原理
        2.2.1 基于经典InSAR成像几何的定标模型
        2.2.2 基线常值误差标定中的误差源分析
    2.3 本章小结
第三章 分布式星载InSAR干涉测量目标定位方法
    3.1 InSAR系统定位方法介绍
        3.1.1 经典InSAR定位原理
        3.1.2 分布式星载InSAR定位原理
    3.2 双基成像下的分布式星载InSAR目标定位模型
        3.2.1 主、辅星双基成像目标定位方程
        3.2.2 目标定位方程解算策略
    3.3 定位精度检测实验与分析
        3.3.1 无控制点情况下的定位实验
        3.3.2 实验结果分析
    3.4 本章小结
第四章 分布式星载InSAR斜距测量误差与多普勒中心频率校正方法
    4.1 主星斜距测量误差校正方法
    4.2 主星多普勒中心频率校正方法
    4.3 实验与分析
        4.3.1 斜距测量误差与多普勒中心频率标定实验
        4.3.2 斜距测量误差与多普勒中心频率校正实验
        4.3.3 斜距测量误差与多普勒中心频率校正参数适用性实验
        4.3.4 实验结果分析
    4.4 本章小结
第五章 分布式星载InSAR干涉基线常值误差标定方法
    5.1 等效相位中心理论在双基成像InSAR中的应用
        5.1.1 主星的相位中心等效方法
        5.1.2 辅星的相位中心等效方法
    5.2 主雷达天线相位中心局部坐标系的建立方法
    5.3 主成像面在基线常值误差标定中的应用
    5.4 本章小结
第六章 分布式星载InSAR基线常值误差标定及校正实验
    6.1 干涉基线定标参数获取实验
        6.1.1 实验数据准备
        6.1.2 斜距测量误差与多普勒中心频率校正
        6.1.3 基线定标参数获取
    6.2 干涉基线定标参数的准确性实验
    6.3 干涉基线定标参数的适用性实验
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
作者简介

(7)低成本卫星/惯性/视觉组合导航关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究与发展现状
        1.2.1 单一导航技术
        1.2.2 卫星/惯性/视觉组合导航技术
        1.2.3 组合导航平台搭建
        1.2.4 组合导航系统故障检测与修复
        1.2.5 小结
    1.3 拟解决的关键问题及研究思路
        1.3.1 针对低成本传感器的单目视觉-惯性SLAM算法优化
        1.3.2 低成本卫星/惯性/视觉组合导航模型建立
        1.3.3 卫星/惯性/视觉组合导航平台搭建
    1.4 研究内容及论文结构
第二章 基本理论与方法
    2.1 引言
    2.2 时空基准及其统一
        2.2.1 时间基准统一
        2.2.2 坐标系统统一
    2.3 状态估计方法
        2.3.1 基于滤波的方法
        2.3.2 基于非线性优化的方法
    2.4 低成本传感器数据处理方法
        2.4.1 单频GNSS数据处理
        2.4.2 MEMS IMU数据处理
        2.4.3 单目相机图像处理
    2.5 本章小结
第三章 面向低成本传感器的单目视觉-惯性SLAM
    3.1 引言
    3.2 系统初始化
        3.2.1 单目视觉里程计
        3.2.2 相机-IMU外参初始化
        3.2.3 单目视觉-惯性对齐
    3.3 滑动窗口优化
        3.3.1 状态估计模型
        3.3.2 状态边缘化
    3.4 回环优化
        3.4.1 回环相似变换估计
        3.4.2 五自由度优化
    3.5 实验与分析
        3.5.1 实验方案
        3.5.2 相机-IMU外参初始化
        3.5.3 单目视觉-惯性里程计
        3.5.4 传感器参数在线标定
        3.5.5 回环优化
    3.6 本章小结
第四章 低成本卫星/惯性/视觉组合导航模型
    4.1 引言
    4.2 GNSS载波相位历元间差分定位
        4.2.1 观测模型推导
        4.2.2 GNSS数据质量控制
    4.3 位姿融合方法
        4.3.1 GNSS数据对齐
        4.3.2 位姿融合
    4.4 实验与分析
        4.4.1 实验方案
        4.4.2 GNSS动态定位性能
        4.4.3 位姿融合
    4.5 本章小结
第五章 组合导航平台设计与实现
    5.1 引言
    5.2 总体设计方案
        5.2.1 功能设计
        5.2.2 整体方案
    5.3 硬件设计与实现
        5.3.1 系统硬件方案
        5.3.2 FPGA模块设计
        5.3.3 FPGA处理流程
    5.4 软件设计与实现
        5.4.1 嵌入式平台软件设计
        5.4.2 关键算法原理及实现
    5.5 系统性能初步验证
    5.6 本章小结
第六章 实验验证及误差分析
    6.1 实验方案及精度评估方法
        6.1.1 实验方案
        6.1.2 精度评估算法
        6.1.3 精度评估仿真算例
    6.2 室外实验
        6.2.1 骑行实验
        6.2.2 行走实验
    6.3 室内外实验
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 本文主要工作和成果
    7.2 研究展望
致谢
参考文献
作者简历

(8)多波多分量逆时偏移研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 论文的研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文框架及章节安排
    1.4 论文研究内容及创新点
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 创新点
第2章 波动方程数值模拟
    2.1 弹性波波动方程
        2.1.1 本构方程
        2.1.2 运动微分方程
        2.1.3 几何方程
        2.1.4 各向同性弹性波方程
        2.1.5 各向异性弹性波方程
    2.2 波动方程交错网格有限差分数值模拟
        2.2.1 交错网格有限差分离散
        2.2.2 正演模拟中的几个问题
    2.3 模型计算
        2.3.1 各向同性弹性介质模型正演
        2.3.2 VTI介质模型正演
    2.4 本章小结
第3章 基于波场分离的弹性波逆时偏移
    3.1 叠前逆时偏移基本原理
    3.2 各向同性介质弹性波逆时偏移
        3.2.1 各向同性弹性波逆时偏移
        3.2.2 基于纵横波解耦的弹性波逆时偏移
        3.2.3 各向同性弹性波逆时偏移数值算例
    3.3 各向异性弹性波逆时偏移
        3.3.1 基于拟声波方程波场分离
        3.3.2 各向异性弹性波逆时偏移
        3.3.3 各向异性弹性波逆时偏移数值算例
    3.4 本章小结
第4章 各向同性介质最小二乘逆时偏移
    4.1 最小二乘偏移基础
    4.2 反演优化算法及迭代步长求取
        4.2.1 梯度法
        4.2.2 共轭梯度法
        4.2.3 牛顿法
        4.2.4 拟牛顿法
        4.2.5 迭代步长的求取
    4.3 各向同性最小二乘逆时偏移基本理论
        4.3.1 常规各向同性最小二乘逆时偏移
        4.3.2 基于波模式分解的各向同性最小二乘逆时偏移
    4.4 数值算例
        4.4.1 带有异常体的层状模型逆时偏移
        4.4.2 改造的Marmousi模型逆时偏移
    4.5 本章小结
第5章 VTI介质最小二乘逆时偏移
    5.1 VTI介质最小二乘逆时偏移基本理论
    5.2 数值算例
        5.2.1 水平层状模型逆时偏移
        5.2.2 凹陷模型逆时偏移
        5.2.3 HESS VTI模型逆时偏移
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

(9)地震波数据域波形反演方法研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
创新点摘要
主要符号中英文对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 地震波正演模拟
        1.2.2 数据域波形反演
    1.3 论文研究内容
第二章 地震波有限差分法正演模拟
    2.1 时间-空间域有限差分法数值模拟基础
        2.1.1 规则网格正演模拟
        2.1.2 交错网格正演模拟
        2.1.3 网格频散与数值稳定
        2.1.4 边界反射处理方法
    2.2 频率-空间域有限差分数值模拟
        2.2.1 五点网格离散Helmholtz方程
        2.2.2 九点网格离散Helmholtz方程
    2.3 优化时间-空间域交错网格正演模拟
        2.3.1 声波等效交错网格正演模拟
        2.3.2 弹性波等效交错网格正演模拟
    2.4 本章小结
第三章 数据域波形反演基本原理
    3.1 最小二乘反演基本原理
        3.1.1 线性化近似
        3.1.2 局部最优化方法
        3.1.3 正则化与预处理
    3.2 一阶伴随状态法
        3.2.1 从扰动理论与到伴随状态法
        3.2.2 拉格朗日乘子法与伴随状态法
    3.3 声介质波形反演梯度计算
        3.3.1 频率域梯度
        3.3.2 时间域梯度
    3.4 波形反演问题分析
        3.4.1 局部极值
        3.4.2 子波估计
        3.4.3 多参数串扰
    3.5 本章小结
第四章 基于最佳输运距离的时间域波形反演
    4.1 基本原理
        4.1.1 最佳输运距离的定义
        4.1.2 地震数据最佳输运距离
        4.1.3 最佳输运距离数值计算
        4.1.4 非线性波形反演
        4.1.5 线性化波形反演
    4.2 非线性波形反演数值测试
        4.2.1 一维时移信号
        4.2.2 井间观测系统
        4.2.3 反射观测系统
        4.2.4 SEG2014 盲测数据
    4.3 线性化波形反演数值测试
        4.3.1 一维振幅变化信号
        4.3.2 Marmousi模型测试
        4.3.3 陆上实际资料处理
    4.4 本章小结
第五章 基于全变差正则化约束的频率域波场重构反演
    5.1 全变差正则化
        5.1.1 全变差范数的定义与其对偶形式
        5.1.2 全变分正则化约束问题求解方法
    5.2 全变差约束的波场重构反演
        5.2.1 波场重构反演方法
        5.2.2 全变差正则化约束波形反演
    5.3 TV范数与BOX约束的模型空间凸集投影
    5.4 盐丘反演数值测试
        5.4.1 BP模型反演测试
        5.4.2 SEG/EAGE盐丘模型测试
    5.5 本章小结
结论与认识
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
作者简介

(10)远震接收函数三维逆时偏移方法研究及其应用(论文提纲范文)

作者简历
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 逆时偏移方法研究现状
    1.3 天然地震偏移成像研究现状
    1.4 论文主要内容概述
        1.4.1 拟解决的问题及论文创新点
        1.4.2 论文主要内容
第二章 基本方法原理
    2.1 主动源逆时偏移方法
        2.1.1 主动源逆时偏移方法原理
        2.1.2 主动源逆时偏移存在的挑战
        2.1.3 主动源逆时偏移算例
    2.2 接收函数逆时偏移方法
        2.2.1 远震接收函数方法原理
        2.2.2 接收函数逆时偏移方法
    2.3 PSPI方法
        2.3.1 横向均匀介质情况
        2.3.2 横向非均匀介质情况
    2.4 本章小结
第三章 数值算例分析
    3.1 数据处理流程
    3.2 SEM-FK混合算法
    3.3 正弦Moho模型试算
        3.3.1 模型参数设置
        3.3.2 成像结果及讨论
    3.4 阶梯状Moho模型试算
    3.5 三维倾斜Moho模型试算
        3.5.1 模型及参数设置
        3.5.2 RAYSUM方法
        3.5.3 成像结果及讨论
    3.6 RF-RTM成像影响因素分析
        3.6.1 台站间距的影响
        3.6.2 背景速度模型的影响
        3.6.3 PpPs多次波成像分析
        3.6.4 背景噪音的影响
    3.7 利用PSPI与有限差分方法进行波场外推的对比
        3.7.1 二维声波方程有限差分(FD)原理
        3.7.2 基于PSPI和有限差分的RF-RTM对比
    3.8 本章小结
第四章 接收函数非线性伸缩插值规范化方法
    4.1 非线性伸缩插值规范化方法原理
    4.2 具体操作流程
    4.3 数值算例分析
    4.4 讨论
    4.5 本章小结
第五章 美国中部沃巴什峡谷地震带成像研究
    5.1 地质构造及数据来源
        5.1.1 区域地质构造背景
        5.1.2 数据来源
    5.2 接收函数计算及插值
    5.3 成像结果分析及讨论
        5.3.1 成像结果分析
        5.3.2 讨论
    5.4 本章小结
第六章 西准噶尔地区地壳结构成像研究
    6.1 地质构造及研究现状
        6.1.1 地质构造背景
        6.1.2 研究现状及研究意义
    6.2 数据及接收函数计算
    6.3 二维速度模型建立
    6.4 成像结果及讨论
        6.4.1 成像结果
        6.4.2 与CCP结果对比讨论
        6.4.3 影响因素讨论
    6.5 本章小结
第七章 结论及建议
    7.1 结论
    7.2 建议
致谢
参考文献

四、MT偏移成像更高精度差分方程的建立与求解(论文参考文献)

  • [1]多通道SAR地面运动目标检测与成像研究[D]. 穆慧琳. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
  • [2]基于多源SAR数据青藏高原冻土冻融过程及时空分布研究[D]. 王京. 中国科学院大学(中国科学院空天信息创新研究院), 2021(01)
  • [3]基于3He极化的立式超低场磁共振成像系统设计方法研究[D]. 胡亮亮. 合肥工业大学, 2021(02)
  • [4]粘弹性逆时偏移成像方法研究[D]. 冀国强. 东北石油大学, 2020(03)
  • [5]InSAR矿区地表形变监测及大气延迟校正研究[D]. 仝云霄. 中国矿业大学, 2020(01)
  • [6]分布式星载InSAR干涉基线常值误差标定方法研究[D]. 范炜康. 战略支援部队信息工程大学, 2020(08)
  • [7]低成本卫星/惯性/视觉组合导航关键技术研究[D]. 冯哲煜. 战略支援部队信息工程大学, 2019(04)
  • [8]多波多分量逆时偏移研究[D]. 钟雨. 中国地质大学(北京), 2019(02)
  • [9]地震波数据域波形反演方法研究[D]. 雍鹏. 中国石油大学(华东), 2019(01)
  • [10]远震接收函数三维逆时偏移方法研究及其应用[D]. 姜小欢. 中国地质大学, 2019

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MT迁移成像高精度差分方程的建立与求解
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