Measurement of the effective scattering surface of a local objects by subsurface sounding radar

Abstract

The analysis of the effective scattering surface (ESR) of reference reflectors buried in the ground is carried out. Diagrams of angular scattering of metal spheres with a small ratio of the length of the irradiating field and the radius of the sphere are given. The dependences of the EPR of metal disks on the depth of immersion in the near irradiation zone are calculated. Radar images of a metal disk buried in sand are given. The analysis of the effect of the aperture synthesis algorithm and the Hilbert transform on the formation of the output signal of the receiving path of the georadar is carried out. A technique for measuring the EPR of a local object has been developed, using measurements of the depth of immersion, the signal level at the output of the receiving path and external calibration data. The results of measuring the EPR of cylindrical objects are presented.

• Effective Scattering Surface
• external calibration
• reference reflectors
• aperture synthesis
• hilbert transform

Аннотация (на русском)

Измерение эффективной поверхности рассеяния локальных объектов радиолокатором подповерхностного зондирования

Проведен анализ эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) эталонных отражателей, заглубленных в грунт. Приведены диаграммы углового рассеяния металлических сфер при малом соотношении длины облучающего поля и радиуса сферы. Рассчитаны зависимости ЭПР металлических дисков от глубины погружения в ближней зоне облучения. Приведены радиолокационные изображения металлического диска, заглубленного в песок. Выполнен анализ влияния алгоритма синтеза апертуры и преобразования Гильберта на формирование выходного сигнала приемного тракта георадара. Разработана методика измерения ЭПР локального объекта, использующая измерения глубины погружения, уровня сигнала на выходе приемного тракта и данные внешней калибровки. Приведены результаты измерения ЭПР объектов цилиндрической формы.

For citation

References

1. Александров П.Н. Теоретические основы георадарного метода. Москва, Физматлит. 2017. 120 с.
2. Annan P., Arcone S.A., etc. Ground Penetrating Radar: Theory and Applications. Elsevier Science. 2009. 508 p.
3. Андриянов А.В. и др. Вопросы подповерхностной радиолокации. Москва, Радиотехника. 2005. 413 c.
4. Изюмов С.В., Дручинин С.В., Вознесенский А.С. Теория и методы георадиолокации: учебное пособие. Москва, Горная книга, МГУ. 2008. 196 с.
5. Банков С.Е., Курушин А.А. Практикум проектирования СВЧ структур с помощью FEKO. Москва, НПП "РОДНИК". 2009. 200 с.
6. Pouliguen Р., Hemon R., Bourlier C., Damiens J.F. etc. Analytical formulae for radar cross section of flat plates in near field and normal incidence. Progress In Electromagnetics Research B. 2008. V.9. P.263-279.
7. Шошин Е.Л., Лукьянов С.П. Ковалев, Д.М. Георадарные методы инженерного обследования. Ханты-Мансийск, Полиграфист. 2008. 152 с.
8. Ruck G.T., Barric D.E., Stuart W.D., Krichbaum C.K. Radar Cross Section, Handbook. N.Y, Plenum Press. 1970. V.1. 472 р.
9. Финкельштейн М.И., Карпухин В.И., Кутев В.А., Метелкин, В.Н. Подповерхностная радиолокация. Москва, Радио и связь. 1994. 215 с.
10. Лукьянов С.П. Степанов Р.А. Шошин Е.Л. Влияние почвогрунтов на диаграмму направленности антенны Вивальди при подповерхностном зондировании. Материалы IV общероссийской научно-технической конференции "Обмен опытом в области создания широко-полосных радио-электронных систем (СВЧ2012)". Омск, полиграфический центр КАН. 2012. 235-241с.