CN104992029B - 一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法 - Google Patents
一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104992029B CN104992029B CN201510426660.0A CN201510426660A CN104992029B CN 104992029 B CN104992029 B CN 104992029B CN 201510426660 A CN201510426660 A CN 201510426660A CN 104992029 B CN104992029 B CN 104992029B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- random
- function
- soil layer
- lunar
- lunar soil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 43
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 241000252067 Megalops atlanticus Species 0.000 description 2
- NPPQSCRMBWNHMW-UHFFFAOYSA-N Meprobamate Chemical compound NC(=O)OCC(C)(CCC)COC(N)=O NPPQSCRMBWNHMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000791876 Selene Species 0.000 description 1
- 229910052661 anorthite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N dialuminum;calcium;disilicate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本发明提出了一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法包括以下步骤:步骤1,确定月壤层内随机介质的各参数值,并构建自相关函数;步骤2,通过对所构建的自相关函数进行傅里叶变换,求出空间随机扰动函数的功率谱密度函数;步骤3,针对所求出的功率谱密度函数加入随机相位函数,计算随机功率谱函数;步骤4,通过对计算出的随机功率谱函数做逆傅里叶变换,得到随机介质的空间随机扰动函数;步骤5,规范化空间随机扰动函数,得到离散随机介质模型;以及步骤6,根据月岩采样样品数据以及月壤层内部月岩颗粒分布特征,在离散随机介质模型内添加月岩颗粒,从而建立多尺度非均匀月壤层内离散随机介质模型。
Description
技术领域
本发明涉及月球行星科学探测领域,尤其涉及一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法。
背景技术
20世纪60年代人类第一次登上月球之后,人类对月球的内部构造探索就从未停止。根据天然和人工月震所提供的资料表明,月球跟地球一样,也可以分成月壳、月幔和月核等层次。最外层的月壳厚约60~65km,它最上部的1~2km主要是月壤和岩石碎块。通过对Apollo样品的分析表明,月壤主要由矿物和岩石碎屑、角砾碎屑、各种玻璃物质、陨石碎片等组成,月壤密度与深度成双曲线关系,介电常数为2.3~3.5,损耗角正切为0.005~0.009;月球高地岩石主要由斜长岩构成,而月海则主要由玄武岩组成,月海玄武岩介电常数为6.6~8.6,损耗角正切为0.009~0.016。
1972年美国Apollo 17搭载的ALSE雷达探测仪,用于探测月球次表层地质结构。2007年日本SELENE搭载的LRS,其原理与ALSE相同。LRS探测了大部分月海地区的次表面分层结构。2013年12月2日,我国成功发射了嫦娥三号,其由着陆器与巡视器组成,在巡视器上搭载了一部测月雷达(LPR,Lunar Penetrating Radar),其是一种高分辨率月球表面穿透成像雷达。LPR由两个通道组成:一通道中心频率为60MHz,厚度分辨率为米级,用于探测巡视路上次表层结构;二通道中心频率为500MHz,厚度分辨率小于30cm,用于探测巡视路上月壤结构以及厚度。测月雷达回波信号图反映了月壤内部介质的阻抗差异,是介电常数、电导率和磁导率差异的综合体现,另外还由于介质的非均匀性、多次反射、环境反射、衍射等的影响,不可避免的存在多解性与复杂性。在地球物理方法中,通常的研究思路是建立正演模型,进行数值模拟计算,用于解释测月雷达回波信号的地质结构信息。
然而,在月球探测过程中,反演月壤厚度时,建立的月壤模型都是均匀且理想的结构模型,因此,现有技术的月壤模型难以解释测月雷达回波信号图所反映的地质结构信息。
发明内容
本发明目的在于提出一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,该方法针对测月雷达回波信号图所反映的月壤内部介质的阻抗差异以及介质的非均匀性、多次反射、环境反射、衍射等的影响,建立能够解释测月雷达回波信号图所反映的地质结构信息的月壤模型。
根据本发明的一方面,一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法包括以下步骤:步骤1,确定月壤层内随机介质的各参数值,并构建自相关函数;步骤2,通过对所构建的自相关函数进行傅里叶变换,求出空间随机扰动函数的功率谱密度函数;步骤3,针对所求出的功率谱密度函数加入随机相位函数,计算随机功率谱函数;步骤4,通过对计算出的随机功率谱函数做逆傅里叶变换,得到随机介质的空间随机扰动函数;步骤5,规范化空间随机扰动函数,得到离散随机介质模型;以及步骤6,根据月岩采样样品数据以及月壤层内部月岩颗粒分布特征,在离散随机介质模型内添加月岩颗粒,从而建立多尺度非均匀月壤层内离散随机介质模型。
优选地,在假设月壤层内的随机介质模型为平稳随机过程的前提下,多尺度非均匀月壤层内随机介质模型的介电常数由式(*)表述:
其中,是矢径,x,z为空间点坐标值,ex,ez分别是沿x,z坐标轴正向的单位矢量;εm为背景大尺度扰动,以均值表示;为模型标准差;为小尺度随机扰动,其空间分布特征服从自相关函数。
优选地,在步骤1中,构建自相关函数式(1),
其中,a,b分别为随机介质水平自相关长度与垂直自相关长度;θ为自相关角度;r为粗糙度因子,0≤r≤1。
优选地,当r=0时式(1)即为高斯自相关函数,当r=1时式(1)即为指数型自相关函数,当0<r<1时式(1)即为混合型自相关函数。
优选地,自相关函数为椭圆自相关函数。
优选地,在步骤2中,求出空间随机扰动函数的功率谱密度函数R(kx,kz),其等于自相关函数的傅里叶变换:
其中,是矢径,kx,kz为空间点坐标值,ex,ez是沿kx,kz坐标轴正向的单位矢量。
优选地,在步骤3中,针对功率谱密度函数加入随机相位函数即,在值域[0,2π)区间内独立、均匀分布的二维随机序列,并由式(3)计算随机功率谱函数
其中,是矢径,kx,kz为空间点坐标值,ex,ez分别是沿kx,kz坐标轴正向的单位矢量。
优选地,在步骤4中,对随机功率谱函数进行逆傅里叶变换,即可得到随机介质的空间随机扰动函数
优选地,在步骤5中,规范化空间随机扰动函数并将式(4)带入式(*),便得到了离散随机介质模型。
优选地,在步骤6中,月岩采样样品数据以及月壤层内部月岩颗粒分布特征采用Apollo登月探测获取的月岩采样样品数据以及月壤层内部月岩颗粒分布特征。
本发明基于统计学概念,运用随机等效介质模型理论,建立了多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,这更加符合月壤内部地质结构的模型。该方法针对测月雷达回波信号图所反映的月壤内部介质的阻抗差异以及介质的非均匀性、多次反射、环境反射、衍射等的影响,建立能够解释测月雷达回波信号图所反映的地质结构信息的月壤模型。
附图说明
图1是根据本发明的一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法的流程图。
图2是根据本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法的优选实施例中的自相关函数的示例性示意图。
图3是根据本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法的优选实施例中的均匀随机数的示例性示意图。
图4是根据本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法的优选实施例中的空间随机扰动函数的示例性示意图。
图5是根据本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法的优选实施例中的随机介质模型的示例性示意图。
图6是根据本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法建立的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质模型的一个优选实施例。
图7是依据本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模流程的一个优选实施例。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
图1是根据本发明的一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法的流程图。如图1所示,本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法包括以下步骤:
步骤1,确定月壤层内随机介质的各参数值,并构建自相关函数;
步骤2,通过对所构建的自相关函数进行傅里叶变换,求出空间随机扰动函数的功率谱密度函数;
步骤3,针对所求出的功率谱密度函数加入随机相位函数,计算随机功率谱函数;
步骤4,通过对计算出的随机功率谱函数做逆傅里叶变换,得到随机介质的空间随机扰动函数;
步骤5,规范化空间随机扰动函数得到离散随机介质模型;以及
步骤6,根据月岩采样样品数据以及月壤层内部月岩颗粒分布特征,在离散随机介质模型内添加月岩颗粒,从而建立多尺度非均匀月壤层内离散随机介质模型。
在本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法中,在假设月壤层内的随机介质模型为平稳随机过程的前提下,多尺度非均匀月壤层内随机介质模型的介电常数由式(*)表述:
其中,是矢径,x,z为空间点坐标值,ex,ez分别是沿x,z坐标轴正向的单位矢量;εm为背景大尺度扰动,以均值表示;为模型标准差;为小尺度随机扰动(空间随机扰动函数),其空间分布特征服从自相关函数。
在实际建模过程中,计算机无法模拟无限大的区域,需要在有限的范围内将以上连续随机介质模型进行离散化,并由离散间隔确定模型的精细程度。因此,可以通过根据本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法来进行建模。
在步骤1中,确定月壤层内随机介质的各参数值,并构建自相关函数。例如,将随机介质模型区域设为2m×2m,均匀网格划分间隔为Δ=0.01m,即划分点数为M×N=200×200;r=0.5,a=b=0.01,θ=5°。构建自相关函数式(1),如图2和图7所示;
其中,a,b分别为随机介质水平自相关长度与垂直自相关长度;θ为自相关角度;r为粗糙度因子,0≤r≤1。当r=0时式(1)即为高斯自相关函数,当r=1时式(1)即为指数型自相关函数,当r介于两者之间(0<r<1)时式(1)即为混合型自相关函数。
在上述步骤1中,模型区域范围和离散间隔等参数以及式(1)仅仅是为了说明本发明的方法而举出的例子,并非对于本发明的限制。通过对本发明的上下文的理解,本领域技术人员可以通过确定月壤层内随机介质的其它参数来构建自相关函数。在本发明中,优选的是,自相关函数为椭圆自相关函数。
在步骤2中,通过对所构建的自相关函数进行傅里叶变换,求出空间随机扰动函数的功率谱密度函数。例如,求出空间随机扰动函数(即,式(*)中的小尺度随机扰动)的功率谱密度函数R(kx,kz)(即,图7所示的随机功率谱密度函数),其等于自相关函数的傅里叶变换(FFT):
其中,是矢径,kx,kz为空间点坐标值,ex,ez是沿kx,kz坐标轴正向的单位矢量。
本领域技术人员能够理解,上述功率谱密度函数R(kx,kz)以及式(2)仅仅是为了说明本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法中的步骤2的示例,本发明的方法不限于此。在本发明中,优选的是,功率谱密度函数等于椭圆自相关函数的傅里叶变换。
在步骤3中,针对所求出的功率谱密度函数加入随机相位函数,计算随机功率谱函数。例如,针对功率谱密度函数(即,图7所示的随机功率谱密度函数)加入随机相位函数其是在值域[0,2π)区间内独立、均匀分布的二维随机序列(例如,图3所示的均匀随机数,也即,图7所示的均匀分布序列),并由式(3)计算随机功率谱函数
其中,是矢径,kx,kz为空间点坐标值,ex,ez分别是沿kx,kz坐标轴正向的单位矢量。
本领域技术人员能够理解,上述随机相位函数以及式(3)仅仅是为了说明本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法中的步骤3的示例,本发明的方法不限于此。
在步骤4中,通过对计算出的随机功率谱函数做逆傅里叶变换,得到随机介质的空间随机扰动函数。例如,对随机功率谱函数进行逆傅里叶变换(IFFT),如图7所示,即可得到随机介质的空间随机扰动函数(例如,图4所示的空间随机扰动函数):
本领域技术人员能够理解,上述随机功率谱函数以及式(4)仅仅是为了说明本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法中的步骤4的示例,本发明的方法不限于此。
在步骤5中,规范化空间随机扰动函数(即使其期望为0,标准差为1),得到离散随机介质模型。例如,规范化空间随机扰动函数并将式(4)带入式(*),便得到了离散随机介质模型(例如,图5所示的随机介质模型,也即,图7所示的随机等效介质模型)。例如,在式(*)中,模型标准差为10%,背景大尺度扰动为2.89。
本领域技术人员能够理解,上述的式(*)、扰动标准差和背景大尺度扰动仅仅是为了说明本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法中的步骤5的示例,本发明的方法不限于此。
在步骤6中,根据月岩采样样品数据以及月壤层内部月岩颗粒分布特征,在离散随机介质模型内添加月岩颗粒,从而建立多尺度非均匀月壤层内离散随机介质模型。优选地,月岩采样样品数据以及月壤层内部月岩颗粒分布特征采用Apollo登月探测获取的月岩采样样品数据以及月壤层内部月岩颗粒分布特征。例如,根据六次Apollo登月探测钻取采样取得的岩芯总计为0.0109m3,其中粒径约1cm的颗粒有54粒,约2cm的颗粒有11粒,约3~4cm的颗粒有3粒。按照面积平均计算,每平米月壤中,粒径约1cm的颗粒有1164粒,约2cm的颗粒有518粒,3cm以上的颗粒有169粒。通过截余法,在区域大小为2m*2m,离散间隔大小为0.0025m的模型内随机添加月岩颗粒(介电常数取7),即得到多尺度非均匀月壤层内离散随机介质模型,如图6和图7所示。
本领域技术人员能够理解,上述的根据Apollo登月探测获取的月岩采样样品数据以及月壤层内部月岩颗粒分布特征仅仅是为了说明本发明的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法中的步骤6的示例,本发明的方法不限于此。
本发明基于统计学概念,运用随机等效介质模型理论,建立了多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,这更加符合月壤内部地质结构的模型。该方法针对测月雷达回波信号图所反映的月壤内部介质的阻抗差异以及介质的非均匀性、多次反射、环境反射、衍射等的影响,建立能够解释测月雷达回波信号图所反映的地质结构信息的月壤模型。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,确定月壤层内随机介质的各参数值,并构建自相关函数;
步骤2,通过对所构建的自相关函数进行傅里叶变换,求出空间随机扰动函数的功率谱密度函数;
步骤3,针对所求出的功率谱密度函数加入随机相位函数,计算随机功率谱函数;
步骤4,通过对计算出的随机功率谱函数做逆傅里叶变换,得到随机介质的空间随机扰动函数;
步骤5,规范化空间随机扰动函数,得到离散随机介质模型;以及
步骤6,根据月岩采样样品数据以及月壤层内部月岩颗粒分布特征,在离散随机介质模型内添加月岩颗粒,从而建立多尺度非均匀月壤层内离散随机介质模型。
2.根据权利要求1所述的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,其特征在于,在假设月壤层内的随机介质模型为平稳随机过程的前提下,多尺度非均匀月壤层内随机介质模型的介电常数由式(*)表述:
<mrow>
<mi>&epsiv;</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>&epsiv;</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<mi>&delta;</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>&epsiv;</mi>
<mi>f</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mo>*</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中, 是矢径,x,z为空间点坐标值,ex,ez分别是沿x,z坐标轴正向的单位矢量;εm为背景大尺度扰动,以均值表示;为模型标准差;为小尺度随机扰动,其空间分布特征服从自相关函数。
3.根据权利要求2所述的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,其特征在于,在步骤1中,构建自相关函数式(1),
<mrow>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mi>exp</mi>
<mo>{</mo>
<mo>-</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>&lsqb;</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>x</mi>
<mi>cos</mi>
<mi>&theta;</mi>
<mo>+</mo>
<mi>z</mi>
<mi>sin</mi>
<mi>&theta;</mi>
</mrow>
<mi>a</mi>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mi>x</mi>
<mi>sin</mi>
<mi>&theta;</mi>
<mo>+</mo>
<mi>z</mi>
<mi>c</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mi>&theta;</mi>
</mrow>
<mi>b</mi>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mrow>
<mn>1</mn>
<mo>/</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>+</mo>
<mi>r</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</msup>
<mo>}</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中,a,b分别为随机介质水平自相关长度与垂直自相关长度;θ为自相关角度;r为粗糙度因子,0≤r≤1。
4.根据权利要求3所述的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,其特征在于,当r=0时式(1)即为高斯自相关函数,当r=1时式(1)即为指数型自相关函数,当0<r<1时式(1)即为混合型自相关函数。
5.根据权利要求3所述的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,其特征在于,自相关函数为椭圆自相关函数。
6.根据权利要求3所述的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,其特征在于,在步骤2中,求出空间随机扰动函数的功率谱密度函数R(kx,kz),其等于自相关函数的傅里叶变换:
<mrow>
<mi>R</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mover>
<mi>k</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<msubsup>
<mi>&Sigma;</mi>
<mrow>
<mi>x</mi>
<mo>=</mo>
<mn>0</mn>
</mrow>
<mrow>
<mi>M</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>&Sigma;</mi>
<mrow>
<mi>z</mi>
<mo>=</mo>
<mn>0</mn>
</mrow>
<mrow>
<mi>N</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msubsup>
<mi>r</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mo>-</mo>
<mi>j</mi>
<mn>2</mn>
<mi>&pi;</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mi>x</mi>
</msub>
<mi>x</mi>
<mo>/</mo>
<mi>M</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mi>z</mi>
</msub>
<mi>z</mi>
<mo>/</mo>
<mi>N</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</msup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中, 是矢径,kx,kz为空间点坐标值,ex,ez是沿kx,kz坐标轴正向的单位矢量。
7.根据权利要求6所述的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,其特征在于,在步骤3中,针对功率谱密度函数加入随机相位函数即,在值域[0,2π)区间内独立、均匀分布的二维随机序列,并由式(3)计算随机功率谱函数
其中, 是矢径,kx,kz为空间点坐标值,ex,ez分别是沿kx,kz坐标轴正向的单位矢量。
8.根据权利要求7所述的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,其特征在于,在步骤4中,对随机功率谱函数进行逆傅里叶变换,即可得到随机介质的空间随机扰动函数
<mrow>
<msub>
<mi>&epsiv;</mi>
<mi>f</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mover>
<mi>r</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mrow>
<mi>M</mi>
<mi>N</mi>
</mrow>
</mfrac>
<msubsup>
<mi>&Sigma;</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>k</mi>
<mi>x</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>0</mn>
</mrow>
<mrow>
<mi>M</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msubsup>
<msubsup>
<mi>&Sigma;</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>k</mi>
<mi>z</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mn>0</mn>
</mrow>
<mrow>
<mi>N</mi>
<mo>-</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msubsup>
<mi>W</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mover>
<mi>k</mi>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msup>
<mi>e</mi>
<mrow>
<mi>j</mi>
<mn>2</mn>
<mi>&pi;</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mi>x</mi>
</msub>
<mi>x</mi>
<mo>/</mo>
<mi>M</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>k</mi>
<mi>z</mi>
</msub>
<mi>z</mi>
<mo>/</mo>
<mi>N</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</msup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>4</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>.</mo>
</mrow>
9.根据权利要求8所述的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,其特征在于,在步骤5中,规范化空间随机扰动函数并将式(4)带入式(*),便得到了离散随机介质模型。
10.根据权利要求9所述的多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法,其特征在于,在步骤6中,月岩采样样品数据以及月壤层内部月岩颗粒分布特征采用Apollo登月探测获取的月岩采样样品数据以及月壤层内部月岩颗粒分布特征。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510426660.0A CN104992029B (zh) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | 一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510426660.0A CN104992029B (zh) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | 一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104992029A CN104992029A (zh) | 2015-10-21 |
CN104992029B true CN104992029B (zh) | 2018-05-01 |
Family
ID=54303843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510426660.0A Active CN104992029B (zh) | 2015-07-20 | 2015-07-20 | 一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104992029B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109376458B (zh) * | 2018-11-13 | 2023-01-20 | 北京环境特性研究所 | 随机介质搭建、电磁散射场仿真方法和装置 |
CN112444865B (zh) * | 2019-08-28 | 2024-05-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 勘探缝洞储层的方法、系统、装置及存储介质 |
CN112505771B (zh) * | 2020-10-16 | 2022-09-27 | 中国石油大学(华东) | 一种叠前统计特征参数估计方法、装置、处理器及存储介质 |
CN112630840B (zh) * | 2020-10-16 | 2022-11-04 | 中国石油大学(华东) | 基于统计特征参数的随机反演方法及处理器 |
CN112907543B (zh) * | 2021-02-24 | 2024-03-26 | 胡志雄 | 一种基于随机缺陷模型的产品外观缺陷检测方法 |
CN113916967A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-11 | 中山大学 | 一种次表面成像和检测的方法 |
CN116413719B (zh) * | 2023-06-12 | 2023-09-08 | 深圳大学 | 一种月球次表层下方熔岩管道勘探方法及相关设备 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103512663A (zh) * | 2013-09-13 | 2014-01-15 | 华中科技大学 | 一种起伏月面微波辐射亮温的计算方法 |
-
2015
- 2015-07-20 CN CN201510426660.0A patent/CN104992029B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103512663A (zh) * | 2013-09-13 | 2014-01-15 | 华中科技大学 | 一种起伏月面微波辐射亮温的计算方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
The preliminary results of lunar penetrating radar on board the Chinese Chang"e-3 rover;Yan Su 等;《15th International Conference on Ground Penetrating Radar-GPR 2014》;20141231;第1032-1036页 * |
月壤厚度的研究方法与进展;李雄耀 等;《矿物学报》;20070331;第27卷(第1期);第64-67页 * |
月球表面微波主被动遥感的建模模拟与反演;金亚秋 等;《遥感技术与应用》;20070430;第22卷(第2期);第129-133页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104992029A (zh) | 2015-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104992029B (zh) | 一种多尺度非均匀月壤层内离散随机介质建模方法 | |
Warren et al. | Creating finite-difference time-domain models of commercial ground-penetrating radar antennas using Taguchi’s optimization method | |
EP3371629B1 (en) | Representing structural uncertainty in a mesh representing a geological environment | |
CN110058315B (zh) | 一种三维各向异性射频大地电磁自适应有限元正演方法 | |
Lambot et al. | Estimating soil electric properties from monostatic ground‐penetrating radar signal inversion in the frequency domain | |
Huang et al. | Bidimensional empirical mode decomposition (BEMD) for extraction of gravity anomalies associated with gold mineralization in the Tongshi gold field, Western Shandong Uplifted Block, Eastern China | |
CN104537714B (zh) | 磁共振与瞬变电磁空间约束联合反演方法 | |
WO2013134427A2 (en) | Model predicting fracturing of shale | |
Ding et al. | Layering structures in the porous material beneath the Chang'e‐3 landing site | |
CN110850057B (zh) | 一种基于自相似性理论的储层裂缝建模方法及系统 | |
CN109581492A (zh) | 基于地震波模拟的岩石物理参数计算方法及系统 | |
Fang et al. | Analysis of GPR Wave Propagation Using CUDA‐Implemented Conformal Symplectic Partitioned Runge‐Kutta Method | |
Lv et al. | Comparative analysis of reflection characteristics of lunar penetrating radar data using numerical simulations | |
van der Kruk et al. | GPR full-waveform inversion, recent developments, and future opportunities | |
Wang et al. | Coal mine goaf interpretation: survey, passive electromagnetic methods and case study | |
Patsia et al. | Background removal, velocity estimation, and reverse-time migration: a complete GPR processing pipeline based on machine learning | |
CN107748393B (zh) | 一种基于数值模拟的地层倾角对电阻率影响的校正方法 | |
CN111324972B (zh) | 一种基于gpu并行的探地雷达电磁波数值模拟计算方法 | |
Ding et al. | Numerical simulations of the lunar penetrating radar and investigations of the geological structures of the lunar regolith layer at the Chang’E 3 landing site | |
CN115902875B (zh) | 基于lod-fdtd的探地雷达正演模拟方法及系统 | |
Ding et al. | Seismic physical modeling study for a shale oil reservoir with complex lithofacies and meter-scale structures | |
Lei et al. | Analysis of GPR Wave Propagation in Complex Underground Structures Using CUDA‐Implemented Conformal FDTD Method | |
Fischer et al. | A cellular automata‐based deterministic inversion algorithm for the characterization of linear structural heterogeneities | |
CN114692391B (zh) | 用于模拟岩溶地区地层的相似试验装置及其使用方法 | |
CN113868919B (zh) | 一种随钻电磁波测井3d模拟简化方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |