Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2013, № 3 · RADIO ENGINEERING

Обработка сигналов м-, дм диапазонов длин волн при электромагнитном импульсном широкополосном зондировании подстилающей среды

V.B. Boltintsev1

1 ЗАО НПФ «Геодизонд», Russia
Full text (PDF) EDN PZZJCN

Abstract

Subsurface environmental is the macrosystem. A considerable dispersion of the dielectric constant in the m-, dm- wavelength diapasons is implied for it. The variational principle of describing dynamics of macrosystem using entropy for two electromagnetic pulse (EMP) ultra-wideband (UWB) signals is used. It is shown that the order of construction of the empirical probability densities (EPV) is determined by the formation of the grouping intervals of experimental data. Building of EPV is the building of multimode reflected signal. By introducing of a singularity in the EPV EMI UWB signals construction entropy - combinatorial criteria for their evaluation and then finding the auto-, cross-correlation function (ACF, CCF) and volatilities for ACF and CCF is carried out. The efficiency of proposed criteria is shown by the examples of the dam Bureya HPP, zone "washout" in St. Petersburg and oil shale deposits in Myanmar.

  • wave spectrum
  • singularity
  • empirical distribution
  • Kullback information measure
  • the Radon - Nikodym derivative
  • volatility
  • suffusion
Аннотация (на русском)

Обработка сигналов м-, дм диапазонов длин волн при электромагнитном импульсном широкополосном зондировании подстилающей среды

Подстилающая среда представлена макросистемой. Для неё предполагается значительная дисперсия диэлектрической проницаемости в м-, дм- диапазонах длин волн. Использован вариационный принцип описания динамики макросистемы с введением энтропии для двух электромагнитных импульсных (ЭМИ) сверхширокополосных (СШП) сигналов. Показано, что порядок построения эмпирических плотностей вероятностей (ЭПВ) определяется методом формирования числа интервалов группирования экспериментальных данных. Построение ЭПВ есть построение волнового спектра отражённого сигнала. Путём введения сингулярности в ЭПВ ЭМИ СШП сигналов проведено построение энтропийных критериев оценивания объёмов выборки для сдвиг – масштабного преобразования сигналов с последующим нахождением авто -, взаимокорреляционной функций (АКФ, ВКФ) и волатильностей для АКФ и ВКФ. Показано, что центрировано-нормированные ЭМИ СШП сигналы идентифицируемы по Тейчеру. На примере плотины Бурейской ГЭС, зоны «Размыва» в г. Санкт-Петербурге и месторождения сланцев в Мьянме показана работоспособность предложенных критериев.

For citation

Boltintsev V.B. Обработка сигналов м-, дм диапазонов длин волн при электромагнитном импульсном широкополосном зондировании подстилающей среды // Journal of Radio Electronics. – 2013. – No. 3.

References

  1. Дрокин Н.А., Тимашов В.А. Измерения диэлектрических свойств жидких кристаллов на высоких частотах // Известия ВУЗов. Физика.-2006.-№ 9.- С. 78-81.
  2. Фролов А. Д. Электрические и упругие свойства мёрзлых пород и льдов. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2005. -607 с.
  3. Коломенский Е. H., Королёв В. А. Об информационно-энтропийном анализе структурообразования глинистых грунтов.- Инженерная геология, 1982, № 5, с. 34-35.
  4. Шварцбург А. Б. Дисперсия электромагнитных волн в слоистых и нестационарных средах (точно решаемые модели) // УФН. - дек. 2000, т. 170, № 12, с. 1297 - 1324.
  5. Ландау Л.А., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. -М.: Наука,1982. - 625с.
  6. Sun E., Rusch W. IEEE Trans. Ant. Propag. 42 (1) 9 (1994).
  7. Болтинцев В. Б. Расширение возможностей мониторинга подземного пространства методом ЭМИ СШП зондирования // Жилищное строительство. -2012, № 9. - С.34-37.
  8. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. -М.: Энергоатомиздат, 1985. - 248 с.
  9. Бендат Дж., Пирсон. А. Измерение и анализ случайных процессов / пер. с англ. - М.: Мир. 1971. - 408 с.
  10. Венецкий И.Г., Венецкая В.И. Основные математико - статистические понятия и формулы. - М.: Статистика. 1979. -447с.
  11. Кендалл М., Стьюарт А. Статистические выводы и связи. -М.: Наука. 1973. -542 с.
  12. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. - М.: Сов. радио. 1976. -576 с.
  13. Хальд А. Математическая статистика с техническими приложениями. - М: Изд. иностр. лит. 1956. - 664 с.
  14. Справочник по теории вероятности и математической статистике / Под ред. В.С. Королюк. -М.: Наука, 1985. -640 с.
  15. Риордан Дж. Введение в комбинаторный анализ. - М.: Физ. мат. лит., 1963. - 380 с.
  16. Джейнс Э.Т. О логическом обосновании метода максимальной энтропии // ТИИЭР. -1982. Т.70. -№ 9.- С. 33-51.
  17. Мудров В.И., Кушко В.Л. Методы обработки измерений: квазиправдоподобные оценки. - М.: Сов. Радио, 1976. - 192 с.
  18. Зорич В. А. Математический анализ задач естествознания. -М.: МЦНМО. 2008, - 136 с.
  19. Болтинцев В. Б., Ильяхин В. Н., Безродный К. П. Метод электромагнитного импульсного сверхширокополосного зондирования подстилающей среды // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2012, №1; Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jan12/14/text.pdf. - 39 с.
  20. Болтинцев В. Б. Оценка реализации свойства сверхширокополосности Т- волн для антенн подповерхностного зондирования с параметрической оптимизацией размеров поперечных сечений токоведущих линий // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2012, №3; Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/mar12/13/text.pdf. - 42 с.
  21. Кульбак С. Теория информации и статистика. -М.: Наука, 1967. - 408 с.
  22. Болтинцев В.Б. Применение вариационных задач для компенсации динамической погрешности информационно - измерительного комплекса /В. Б. Болтинцев, И. Ю. Лютынский, А. А. Чапчай // Проблемы машиностроения и автоматизации. -1990, № 6(36). - С.36-40.
  23. Малахов А. Н. Кумулянтный анализ случайных негауссовских процессов и их преобразований. -М.: Сов. радио. 1978. -376 с.
  24. Гасников А. В., Гасникова Е. В. О возможной динамике в модели расчёта матрицы корреспонденций (А. Дж. Вильсона) // ТРУДЫ МФТИ. - 2010. - Т. 2, № 4. С. 45-54.
  25. Мостеллер Ф., Тьюки Дж. Анализ данных и регрессия. -М.: Финансы и статистика. 1982. - 239 с.
  26. Lobo M., Perez E. Boundary homogenization of certain elliptic problems for cylindrical bodies// Bull. Soc. Math. Ser. 2. 1992. V. 116. P. 399-426.
  27. Чечкин Г. А. Усреднение краевых задач с сингулярным возмущением граничных условий // Математический сборник. 1993. Т. 79. № 6. - С. 99-150.
  28. Борисов Д. И. Асимптотика и оценки скорости сходимости в трехмерной краевой задаче с частой сменой граничных условий // Сибирский математический журнал, март - апрель, 2004. Т. 45. № 2. - С. 275 - 294.