EA009971B1 - Method for radiolocation sounding of underlying surface and device therefor -.a complex of georadar reconnaissance - Google Patents

Method for radiolocation sounding of underlying surface and device therefor -.a complex of georadar reconnaissance Download PDF

Info

Publication number
EA009971B1
EA009971B1 EA200702257A EA200702257A EA009971B1 EA 009971 B1 EA009971 B1 EA 009971B1 EA 200702257 A EA200702257 A EA 200702257A EA 200702257 A EA200702257 A EA 200702257A EA 009971 B1 EA009971 B1 EA 009971B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
polarization
signal
radio
frequency
signals
Prior art date
Application number
EA200702257A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200702257A3 (en
EA200702257A2 (en
Inventor
Дэвид Шеппель
Original Assignee
Блаас Холдингс Лимитед
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Блаас Холдингс Лимитед filed Critical Блаас Холдингс Лимитед
Priority to EA200702257A priority Critical patent/EA200702257A3/en
Publication of EA200702257A2 publication Critical patent/EA200702257A2/en
Publication of EA009971B1 publication Critical patent/EA009971B1/en
Publication of EA200702257A3 publication Critical patent/EA200702257A3/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

The invention relates to geophysical prospecting for use in surveying earth interior, searching mineral resources, geological mapping as well as to carrying out engineering-construction, archaeological and hydrogeological surveys. The method comprises forming a probing pulse bursts, their radiation, reception of reflected waves, processing of the received signals using hardware and software package. For increasing survey depth a structurally-parametric polarization resonance is forcedly invoked, for which the frequency of rotation of polarization vector of the signal being investigated is reshaped according to a definite law in the range of several octaves. When receiving reflected signals they are accumulated, wherein the signals are received in the regime of combined or diversity reception. When processing the received signals, the frequencies of polarization resonance are determined for each discovered bed and corresponding time delays of the reflected signals thus determining depth of beds being prospected and simultaneously evaluating their geometric and physical properties.

Description

Изобретение относится к области геофизической разведки и предназначено для использования при исследовании земных недр, поиске полезных ископаемых, геологическом картировании, а также при инженерно-строительных, археологических и гидрогеологических изысканиях.

Известно устройство (авт. св. СССР № 1728812, 19.08.89), реализующее способ, в соответствии с которым импульсные воздействия на грунт производят с интервалом, не меньшим длительности записи эхо-сигнала, а сигнал с момента первого воздействия дискретизируют, взвешивают, заносят в память по номерам адреса, соответствующим порядковым номерам интервалов дискретизации, считывают в том же порядке с момента второго воздействия и перемножают в реальном времени с эхо-сигналом от второго воздействия. Подавление несингенетичной помехи превышает 45 дБ. К недостаткам способа следует отнести его малую глубинность, невозможность получения 30-изображений, невозможность его реализации в реальном времени, что требует усложнения аналогового тракта, снижая общую надежность полевой аппаратуры и точность вычислений. Кроме того, двукратное использование задержанного сигнала в перемножении с незадержанным сигналом увеличивает вклад помехи, которую несет задержанный сигнал.

Известен способ радиолокационного зондирования подстилающей поверхности, включающий формирование зондирующих импульсов с помощью газового разрядника, их излучение передающей антенной, регистрацию отраженных волн приемной антенной, предварительную обработку зарегистрированного сигнала в приемном блоке с помощью аттенюатора и усилителя-ограничителя, получение волновой формы сигнала методом сравнения с величиной порога, задаваемой по шкале квантования, вывод информации на экран жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) и запись ее в память (КП 2080622 С1, 27.05.1997). Недостатком способа является малая глубинность, невозможность получения 3Όизображений и определения физических характеристик исследуемых структур, а также то, что принятый за основной бинарный режим не позволяет в сложных ситуациях производить правильную интерпретацию полученных данных. Известное устройство, реализующее описанный выше способ, содержит автономный передатчик, включающий в себя последовательно соединенные таймер и преобразователь напряжения, подключенные к источнику питания, и формирователь зондирующих импульсов на газовом разряднике, и подсоединяемую через разъем передающую антенну, приемный блок, включающий в себя последовательно соединенные приемную антенну и конструктивно объединенные в отдельный блок антенного усилителя последовательно соединенные аттенюатор и усилитель-ограничитель, соединенный с первым выходом блока синхронизации, соединенный со вторым выходом усилителя-ограничителя основной усилитель, а также панель управления, блок памяти и ЖКИ. Недостатками устройства являются перечисленные ранее для способа, а также недостаточный динамический диапазон, что приводит к ограничению амплитуды сигнала при получении волновой формы, а также к полной потере информации об амплитуде сигнала в режиме бинарных форм.

Известна система для комплексных геофизических исследований (патент США № 4899322, 06.02.1990), содержащая радиолокационное устройство для обнаружения подповерхностных объектов, акустическое устройство обнаружения, сейсмограф, лазерное оборудование, устройство для определения удельного сопротивления земли и ряд других геофизических устройств. С каждой геофизической установкой соединен процессор, собирающий информацию и передающий ее в регистратор данных. К регистратору данных подключена ЭВМ, объединяющая информацию, поступающую от датчиков. Обработанная на ЭВМ информация воспроизводится на дисплее или распечатывается. К недостатку данной известной системы можно отнести отсутствие единой измерительной процедуры, что значительно усложняет конструкцию. Используется несколько предварительных измерительных каналов (по числу датчиков), что приводит к накапливанию различных систематических ошибок, а это снижает точность последующей комплексной обработки результатов исследований. Кроме того, мощности ЭВМ не используются при сборе и компоновке информации. Эти функции возложены на процессоры - значительно менее мощные вычислительные структурные единицы, чем ЭВМ. Это лишает возможности оператора эффективно вмешиваться в процесс исследований, что снижает информативность и производительность процесса съемки.

Известен способ геофизической разведки и устройство для его осуществления, основанные на излучении радио- и сейсмоакустических сигналов (КП 2022301 С1, 12.11.1992). Принятые радио-эхосигналы преобразуют в частоту сейсмоакустических эхо-сигналов. Далее все эхо-сигналы усиливают, фильтруют, взвешивают и предварительно обрабатывают с использованием одних и тех же аппаратнопрограммных средств. При этом предварительная обработка включает в себя вычисление произведений эхо-сигналов от последовательных возбуждений и суммирование по 5-30 произведений в зависимости от скорости и целей исследований. Для увеличения глубинности разведки вводят коррекцию рассогласования на стадии обработки сигналов с учетом различия сейсмоакустических сигналов и радиосигналов от опорного горизонта. Кроме того, временной сигнал между двумя импульсными воздействиями устанавливают равным 0,25-1 периода. Для реализации способа устройство снабжено стробоскопом, аналоговым трактом с процессором, а также отслеживающим преобразователем частоты. Недостатками способа являются малая глубинность, ограниченный набор определяемых геометрических параметров, невозможность прямого построения объемных (3Ό) изображений и невозможность непосредственного определе

- 1 009971 ния физических характеристик выявленных структур.

Известен способ радиолокационного зондирования подстилающей поверхности и устройство для его осуществления для исследования подповерхностной структуры почвы и обнаружения объектов до глубины в несколько десятков и в несколько сотен метров (КИ 2244322 С1, 02.04.2003). Способ включает формирование зондирующих импульсов с помощью газового разрядника, их излучение, регистрацию отраженных волн, предварительную обработку зарегистрированного сигнала, получение волновой формы сигнала методом сравнения с величиной порога, задаваемой по шкале квантования, вывод информации на экран жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) и запись ее в память. При предварительной обработке формируют квазилогарифмическую шкалу квантования амплитуды сигнала. Представляют логарифмическую полноволновую форму зарегистрированного сигнала в виде последовательного ряда волновых форм сигнала в трехмерной форме - амплитуда - время задержки - длина профиля с цветной кодировкой амплитуды сигнала. Определяют значения диэлектрической постоянной и затухания сигнала в подстилающих слоях, по величине которых судят о наличии подповерхностных объектов. На экран ЖКИ одновременно с кадром полноволновой формы сигнала выводят бинарный кадр, составленный из последовательного ряда полноволновых форм, выделенных при заданной величине порога. Устройство содержит передатчик, формирователь зондирующих импульсов на газовом разряднике, передающую антенну, приемный блок, включающий в себя последовательно соединенные приемную антенну и конструктивно объединенные в отдельный блок антенного усилителя, последовательно соединенные управляемый аттенюатор и усилитель-ограничитель, соединенный с первым выходом блока синхронизации, соединенный со вторым выходом усилителя-ограничителя основной усилитель. Устройство содержит также панель управления, блок памяти, ЖКИ, блок обработки. Запуск передатчика осуществляется путем разрыва оптоэлектронной пары, связанной с панелью управления основного блока и преобразователем напряжения передатчика, и выполненной в виде инфракрасного светодиода и фотоприемника.

Недостатками данного известного решения являются малая глубинность, ограниченный набор определяемых геометрических параметров, невозможность определения физических характеристик исследуемых структур, невозможность прямого построения объемных (3Ό) изображений.

Задачей изобретения является разработка способа и устройства для радиолокационного зондирования земных недр, обеспечивающих увеличение дальности действия (глубины зондирования) до единиц десятков километров, проведение разведки земных недр с одновременной оценкой геометрических и физических характеристик исследуемых структур при одновременном улучшении точностных характеристик и разрешающей способности, прямое построение 2Ό- и 30-изображений, а также увеличение скорости проведения разведки и минимизация ее экологических последствий.

Указанный технический результат достигается тем, что, согласно изобретению, в способе радиолокационного зондирования земных недр формируют с помощью радиопередающего устройства зондирующий сигнал, обеспечивающий при его излучении формирование электромагнитного поля с эллиптической поляризацией и перестраиваемой по выбранному закону в течение длительности сигнала частотой вращения вектора поляризации, излучают сформированный зондирующий сигнал в направлении земной поверхности, осуществляют с помощью N приемных антенн и N радиоприемных устройств раздельный прием квадратурных составляющих сигналов, отраженных от разведываемых подповерхностных структур, в режимах совмещенного и разнесенного приема при одновременном сохранении информации о текущем взаимном расположении радиопередающего и радиоприемных устройств, выполняют в каждом радиоприемном устройстве предварительную обработку принятых сигналов, включающую в себя раздельную фильтровую обработку квадратурных составляющих поляризационной структуры сигналов, их квантование и дискретизацию, выполняют совместную обработку полученных результатов предварительной обработки, включающую в себя вычисление суммарного относительно квадратурных поляризационных составляющих сигнала, принятого каждым радиоприемным устройством, определение автокорреляционных функций для режима совмещенного приема и взаимокорреляционных функций для режима разнесенного приема, определяют частоты поляризационных резонансов и соответствующие времена запаздывания принятых сигналов, отраженных от каждой подповерхностной структуры, и определяют, с учетом координат точек проведения зондирования, а также величин баз при разнесенном приеме, глубины залегания разведываемых структур, их геометрические и физические характеристики.

При этом зондирующий сигнал может формироваться в виде пачки радиоимпульсов, при этом период повторения импульсов выбирают из условия однозначного измерения глубины залегания исследуемых структур.

Кроме того, N-1 радиоприемных устройств предпочтительно располагают по периметру исследуемого участка местности, а радиопередающее устройство совместно с одним из радиоприемных устройств перемещают в пределах участка.

Зондирующий сигнал излучают с использованием передающей антенны, содержащей ортогональные вибраторы, и формируют электромагнитное поле с эллиптической поляризацией и перестраиваемой частотой вращения вектора поляризации, при этом формирование упомянутого зондирующего сигнала осуществляют путем амплитудной модуляции и фазовой манипуляции высокочастотных колебаний, подаваемых на упомянутые ортогональные вибраторы, причем фазовая манипуляция синхронизована с

- 2 009971 модулирующими напряжениями, формируемыми для осуществления амплитудной модуляции, при этом текущее значение частоты модулирующих напряжений определяет текущее значение частоты вращения вектора поляризации, которая не зависит от частоты высокочастотных колебаний. Частота вращения вектора поляризации излучаемого сигнала может перестраиваться в диапазоне до нескольких октав.

Вышеуказанный технический результат достигается также тем, что, согласно изобретению, устройство для радиолокационного зондирования земных недр содержит радиопередающее устройство с передающей антенной для формирования электромагнитного поля с эллиптической поляризацией и перестраиваемой по выбранному закону в течение длительности зондирующего сигнала частотой вращения вектора поляризации, N радиоприемных устройств с соответствующими N приемными антеннами для приема сигналов, отраженных от разведываемых подповерхностных структур, причем одно из упомянутых радиоприемных устройств размещено на исследуемом участке местности совместно с упомянутым радиопередающим устройством для реализации режима совмещенного приема, а остальные радиоприемные устройства размещены на исследуемом участке местности с разнесением для реализации режима разнесенного приема, N систем передачи данных и позиционирования, систему управления, систему обработки данных и систему топопривязки, причем выходы радиоприемных устройств через соответствующие системы передачи данных и позиционирования соединены с системой обработки данных, выходы системы управления соединены с радиопередающим устройством и системой обработки данных, вторые выходы систем передачи данных и позиционирования соединены с входами системы топопривязки, выход которой соединен с системой обработки данных.

При этом приемная антенна каждого из N радиоприемных устройств выполнена с возможностью разделения принятого отраженного сигнала на квадратурные составляющие поляризационной структуры сигнала. Каждое радиоприемное устройство выполнено двухканальным для предварительной обработки принятых сигналов, причем каждый канал включает средства фильтрации соответствующей квадратурной составляющей поляризационной структуры сигналов, их квантования и дискретизации.

Система обработки данных содержит средство совместной обработки результатов предварительной обработки, предназначенное для вычисления суммарного относительно квадратурных поляризационных составляющих сигнала, принятого каждым радиоприемным устройством, определения автокорреляционных функций для режима совмещенного приема и взаимокорреляционных функций для режима разнесенного приема, средство обнаружения выявляемых структур по наличию структурно-параметрических поляризационных резонансов, средство определения частот поляризационных резонансов и соответствующих времен запаздывания сигналов, отраженных от каждой подповерхностной структуры, средство для определения глубин залегания разведываемых структур с учетом координат точек проведения зондирования, а также величин баз при разнесенном приеме, геометрических и физических характеристик разведываемых структур и средство для построения 2Ό- и 30-изображений и геологической интерпретации полученных результатов.

Изобретение поясняется ниже на примерах его осуществления со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:

фиг. 1 - структурная схема устройства для радиолокационного зондирования земных недр, выполненного в виде комплекса георадиолокационной разведки ГеоВизор;

фиг. 2 - структурная схема радиоприемного устройства для радиолокационного зондирования земных недр, используемого в устройстве по фиг. 1;

фиг. 3 - типовой вид суммарного сигнала после накопления;

фиг. 4 - типовой вид автокорреляционной функции суммарного сигнала;

фиг. 5 - пример 2О-изображения структуры выделенных слоев;

фиг. 6 - зависимость определяемого значения квадрата показателя преломления (диэлектрической проницаемости) от глубины для начальной точки представленной на фиг. 4 структуры слоев;

фиг. 7 - пример геологической интерпретации результатов зондирования, представленных на фиг. 5, 6;

фиг. 8 - пример 30-изображения структуры земных недр;

фиг. 9 - пример схемы расположения на местности радиоприемных устройств и путей перемещения радиопередающего и одного из радиоприемных устройств.

Как показано на фиг. 1, устройство для радиолокационного зондирования недр, выполненное в виде комплекса георадиолокационной разведки ГеоВизор, содержит систему 1 управления, радиопередающее устройство 2, N радиоприемных устройств 3-1, ..., 3-Ы, передающую антенну 4, N приемных антенн 5-1, ..., 5-Ы, модулятор 6, N систем 7-1, ..., 7-Ы передачи данных (СПД) и позиционирования, систему 8 топопривязки и систему 9 обработки данных. Пунктирной линией обведены устройства и системы, конструктивно объединенные в единый комплект аппаратуры.

Система 1 управления в соответствии с определенными оператором режимами работы вырабатывает управляющие сигналы, поступающие на радиопередающее устройство 2, модулятор 6 и систему 9 обработки данных. Управляющие сигналы, поступающие на радиопередающее устройство 2, определяют моменты его запуска, длительность импульсов и их количество 1 в пачке, а также задают значения фазы колебаний несущей частоты для определения значений полуосей поляризационного эллипса и их ориен- 3 009971 тации в пространстве при формировании поля на выходе передающей антенны 4. Управляющие сигналы, поступающие на модулятор 6, обеспечивают формирование модулирующих сигналов для радиопередающего устройства 2, определяющих закон изменения частоты вращения вектора поляризации и диапазон ее изменения. Указанные модулирующие напряжения представляют собой когерентные гармонические колебания и используются в радиопередающем устройстве для амплитудной модуляции высокочастотных колебаний. Одновременно высокочастотные колебания подвергаются фазовой манипуляции, осуществляемой синхронно с амплитудной модуляцией, что обеспечивается выдачей с устройства 1 управления на радиопередающее устройство 2 соответствующих управляющих сигналов. При этом частота указанных модулирующих напряжений однозначно определяет частоту вращения вектора поляризации формируемого электромагнитного поля, а закон их изменения - закон изменения частоты вращения вектора поляризации.

Причем частота вращения вектора поляризации совершенно не зависит от несущей частоты сигнала, которая в течение времени зондирования является постоянной. В зависимости от планируемой глубины зондирования несущая частота может принимать несколько фиксированных значений. При этом с увеличением значения несущей частоты глубина зондирования уменьшается, а разрешающая способность и точность определения геометрических и физических характеристик исследуемых структур возрастают. Генерируемый радиопередающим устройством 2 зондирующий сигнал - пачка из 1 радиоимпульсов поступает на передающую антенну 4, представляющую собой систему из М пар широкополосных ортогональных вибраторов и предназначенную для формирования поля с эллиптической поляризацией. По мере распространения излученный сигнал достигает через некоторое время ί-ю структуру с электрической толщиной Ь;*Н, значения составляющих которой (геометрическая толщина структуры Ь1, диэлектрическая и магнитная проницаемости - показатель преломления Ν1) априори неизвестны и подлежат определению. При достижении частотой вращения вектора поляризации значения, при котором

Ι^Ν^'Λ^/2, (1) где Лрч - к-е резонансное значение длины волны вектора поляризации на ί-й структуре;

п1 - количество длин полуволн, укладывающихся на ί-й структуре, при котором на ί-й структуре наступает структурно-параметрический поляризационный резонанс.

При этом под структурно-параметрическим поляризационным резонансом понимается такое состояние, при котором на некоторой ί-й структуре в направлении распространения электромагнитной волны укладывается целое число длин полуволн вектора поляризации. Соотношение (1) определяет условие наступления структурно-параметрического поляризационного резонанса на ί-й структуре. Вследствие отсутствия априорной информации о характеристиках исследуемых структур для гарантированного получения минимум двух резонансов диапазон перестройки частоты вращения вектора поляризации составляет не менее двух октав. При наступлении резонанса наблюдается эффект, эквивалентный наблюдаемому при когерентном накоплении сигнала в оптимальном фильтре, что приводит к резкому возрастанию амплитуды отраженного сигнала и, тем самым, существенному увеличению дальности радио локационного зондирования.

Отраженные от разных структур сигналы поступают на все N приемных антенн 5-1, ..., 5-Ν, разнесенных на местности и подключенных к Ν радиоприемным устройствам. В радиоприемных устройствах 3-1, ..., 3-Ν, содержащих по два канала обработки для каждой из квадратурных составляющих поляризационной структуры сигналов, каждый из которых собран по типовой схеме супергетеродинного приемника, и, соответственно, два аналого-цифровых преобразователя, производят раздельную фильтровую обработку квадратурных составляющих поляризационной структуры принятых сигналов, их квантование и дискретизацию и с помощью систем 7-1, ..., 7-Ν передачи данных и позиционирования передают оцифрованные данные на систему 9 обработки данных. В системе 9 обработки данных обработку производят в два этапа. На первом этапе осуществляют вычисление суммарных по отношению к квадратурным составляющим поляризационной структуры сигналов для каждого, принятого от каждого из N радиоприемных устройств сигнала, их раздельное для каждого из N радиоприемных устройств 3-1, ..., 3-Ν накопление для всех 1 импульсов, что также позволяет дополнительно улучшить отношение сигнал/шум, и автокорреляционной и взаимокорреляционных (для сигналов, принятых различными радиоприемными устройствами) функций результатов суммирования для каждой конкретной точки местоположения радиопередающего устройства и Ν радиоприемных устройств. Для обнаружения выявляемых структур для каждой точки местоположения производят сравнение вычисленных значений авто- и взаимокорреляционных функций с порогом, который устанавливается пропорциональным среднему значению мощности принятого сигнала, и определение значений частот наступления структурно-параметрического поляризационного резонанса и соответствующих времен запаздывания. Полученные значения являются исходными для расчета глубин залегания, геометрических и физических характеристик (диэлектрической и магнитной проницаемости - показателя преломления) выявленных структур. Показатель преломления ί-й структуры рассчитывают по формуле (2)

- 4 009971 а глубину ее залегания (толщину) - по формуле (3)

где 4, - текущее значение величины базы приема (расстояние между радиопередающим и вынесенным радиоприемным устройствами).

- времена запаздывания принятых сигналов относительно излученного для верхней и нижней границ ί-й структуры в режимах совмещенного и разнесенного приема соответственно;

- значения частоты вращения вектора поляризации, на которых для ί-й структуры наблюдаются к и к-1 резонансы соответственно.

Одновременно в систему 9 обработки данных от систем 7 передачи данных и позиционирования поступает информация об относительном взаимном расположении радиопередающего и радиоприемных устройств, а от системы 8 топопривязки, в качестве которой используют систему ОР8, - информация об абсолютных координатах точек местоположения радиопередающего устройства 2, что обеспечивается выдачей на указанные системы 7 опросных сигналов с системы 1 управления. Получаемую информацию запоминают и после проведения зондирования на исследуемом участке местности используют для последующей обработки при формировании 2Ό- и 3О-изображений.

На втором этапе результаты обработки, полученные на первом этапе для каждого из N радиоприемных устройств 3-1, ..., 3-Ν для каждой точки местоположения радиопередающего устройства, подвергают совместной обработке с целью получения 2Ό- или 30-изображений земных недр с определением геометрических и физических характеристик выявленных структур. 20-изображение формируют в координатах: глубина - линейная координата на поверхности (вертикальная по отношению к поверхности земли плоскость), путем объединения данных, полученных для каждой точки зондирования в результате расчетов по формулам (2) и (3). 30-изображение формируют в координатах: глубина - две ортогональные линейные координаты на поверхности. Для его формирования используется совместная обработка данных, полученных от каждого из N радиоприемных устройств 3-1, ..., 3-Ν, в основе которой лежит принцип инвариантности преобразований, осуществляемых в двух взаимосвязанных подпространствах псевдоевклидова пространства: пространство-время и пространственная частота-частота, описываемых соотношениями

где х, у, ζ - текущие значения линейных координат;

с - скорость света;

- текущее время;

ω - текущее значение частоты сигнала;

Кх, Ку, Κζ - текущие значения проекций пространственной частоты вектора поляризации на оси координат;

С - константа.

На фиг. 2 представлена структурная схема радиоприемного устройства 3-1, ..., 3-Ν. Радиоприемные устройства 3-1, ..., 3-Ν построены по одинаковой типовой схеме. Для обеспечения возможности последующего анализа поляризационной структуры принятого сигнала они содержат по два идентичных канала приема, каждый из которых содержит усилитель высоких частот (УВЧ) 10, смеситель 11, ко второму входу которого подключен общий гетеродин 12, усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 13, детектор 14 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 15. Полоса пропускания радиоприемных устройств 3-1, ..., 3-Ν согласуется с диапазоном перестройки частоты вращения вектора поляризации.

На фиг. 3 представлен типовой вид суммарного сигнала после накопления в координатах: относительная амплитуда-время. Наличие всплесков амплитуды является следствием наступления структурнопараметрического поляризационного резонанса при прохождении зондирующего сигнала через исследуемые структуры.

На фиг. 4 представлен типовой вид автокорреляционной функции накопленного сигнала в координатах: время-частота вращения вектора поляризации-относительная амплитуда.

- 5 009971

Местоположение всплесков в указанной системе координат несет информацию о времени запаздывания сигнала, отраженного от соответствующей структуры (времени наступлении структурнопараметрического поляризационного резонанса на соответствующей структуре), и значениях частот вращения вектора поляризации, при которых на данных структурах имеет место структурнопараметрический поляризационный резонанс.

На фиг. 5 представлен пример 20-изображения структуры выявленных слоев в координатах: линейная координата на поверхности-глубина (вертикальная по отношению к поверхности земли плоскость). Сплошными линиями показаны текущие значения глубин залегания границ выявленных слоев, отличающихся присущими им значениями показателя преломления (диэлектрической и магнитной проницаемости), представленными на фиг. 6.

На фиг. 6 представлена зависимость полученного по данным зондирования значения квадрата показателя преломления (диэлектрической проницаемости) от глубины для начальной точки профиля представленной на фиг. 5 структуры. Наличие полученной в результате радиолокационного зондирования информации о величине диэлектрической (магнитной) проницаемости выявленных структур, с одной стороны, и справочных данных о диэлектрических (магнитных) свойствах залегающих в земных недрах пород, с другой стороны, обеспечивает возможность геологической интерпретации получаемых данных.

На фиг. 7 представлен пример геологической интерпретации результатов зондирования, представленных на фиг. 5, 6.

На фиг. 8 представлен пример ЗО-изображения структуры земных недр в виде последовательности выявленных слоев с привязкой к сетке координат. Данное изображение получено путем пространственного наложения 20-изображений профилей (вертикальных сечений), снятых через 100 м.

На фиг. 9 представлен пример схемы расположения на местности радиоприемных устройств 5-1, ..., 5-5 и путей перемещения радиопередающего устройства 2 и одного из радиоприемных устройств 5-5. Расстояние между точками проведения зондирования определяется требованиями к точности воспроизведения структуры земных недр и может колебаться в пределах 0,02-0,1 значения расстояния между разнесенными радиоприемными устройствами.

The invention relates to the field of geophysical prospecting and is intended for use in the study of the earth's interior, the search for minerals, geological mapping, as well as in engineering and construction, archaeological and hydrogeological surveys.

A device is known (ed. St. USSR No. 1728812, 08.19.89) that implements a method according to which impulse effects on the ground are made at intervals not less than the echo recording time, and the signal from the moment of the first impact is sampled, weighed, entered in memory according to the numbers of the address corresponding to the sequence numbers of the sampling intervals, read in the same order from the moment of the second exposure and multiplied in real time with the echo signal from the second exposure. Suppression of non-syngenetic interference exceeds 45 dB. The disadvantages of the method include its low depth, the impossibility of obtaining 30 images, the impossibility of its implementation in real time, which requires complication of the analog path, reducing the overall reliability of field equipment and accuracy of calculations. In addition, the double use of a delayed signal in multiplication with an un-delayed signal increases the contribution of the interference that the delayed signal carries.

There is a method of radar sensing of the underlying surface, which includes the formation of probe pulses using a gas discharger, their radiation from a transmitting antenna, registration of reflected waves by a receiving antenna, preliminary processing of the recorded signal in the receiving unit using an attenuator and a limiting amplifier, obtaining a waveform of the signal by comparing with the value the threshold given on the quantization scale, the display of information on the screen of a liquid crystal display (LCD) and its recording in p kneading (KP 2080622 C1, 05/27/1997). The disadvantage of the method is the shallow depth, the impossibility of obtaining 3Ό images and determining the physical characteristics of the structures under study, and also the fact that the binary mode adopted for the basic mode does not allow correct interpretation of the obtained data in complex situations. The known device that implements the method described above, contains a standalone transmitter, which includes a serially connected timer and a voltage converter connected to a power source, and a shaper of probe pulses on a gas discharger, and a transmitting antenna connected through the connector, a receiving unit that includes series-connected receiving antenna and structurally combined in a separate antenna amplifier unit, series-connected attenuator and limiter amplifier, ny to the first output synchronization unit coupled to the second output of the limiter amplifier main amplifier, and a control panel, a memory and LCD. The disadvantages of the device are listed previously for the method, as well as insufficient dynamic range, which leads to a limitation of the amplitude of the signal when receiving the waveform, as well as to complete loss of information about the amplitude of the signal in the mode of binary forms.

A known system for integrated geophysical research (US Patent No. 4899322, 06.02.1990) contains a radar device for detecting subsurface objects, an acoustic detection device, a seismograph, laser equipment, a device for determining the resistivity of the earth, and a number of other geophysical devices. A processor is connected to each geophysical unit, collecting information and transmitting it to a data logger. A computer is connected to the data logger, combining information from sensors. The information processed on the computer is reproduced on the display or printed out. The disadvantage of this known system can be attributed to the lack of a single measuring procedure, which greatly complicates the design. Several preliminary measuring channels are used (according to the number of sensors), which leads to the accumulation of various systematic errors, and this reduces the accuracy of the subsequent integrated processing of research results. In addition, the power of the computer is not used in the collection and composition of information. These functions are assigned to processors - much less powerful computational structural units than computers. This makes it impossible for the operator to effectively intervene in the research process, which reduces the information content and productivity of the shooting process.

There is a method of geophysical prospecting and device for its implementation, based on the emission of radio and seismoacoustic signals (KP 2022301 C1, 12.11.1992). Received radio echoes are converted to a frequency of seismoacoustic echoes. Further, all the echoes are amplified, filtered, weighed, and pre-processed using the same hardware and software. At the same time, preliminary processing includes the calculation of the products of the echo signals from successive excitations and the summation of 5-30 products depending on the speed and objectives of the research. In order to increase the depth of exploration, mismatch correction is introduced at the stage of signal processing, taking into account the difference in seismic acoustic signals and radio signals from the reference horizon. In addition, the time signal between the two pulse effects is set equal to 0.25-1 period. To implement the method, the device is equipped with a stroboscope, an analog path with a processor, as well as a tracking frequency converter. The disadvantages of the method are shallow depth, a limited set of defined geometrical parameters, the impossibility of directly constructing three-dimensional (3Ό) images and the impossibility of directly determining

- 1 009971 the physical characteristics of the identified structures.

There is a method of radar sensing underlying surface and a device for its implementation to study the subsurface structure of the soil and the detection of objects to a depth of several tens and several hundred meters (CI 2244322 C1, 04/02/2003). The method includes the formation of probe pulses using a gas discharger, their radiation, registration of reflected waves, preliminary processing of the registered signal, obtaining a waveform of the signal by comparison with the threshold value specified on a quantization scale, displaying information on the LCD screen and recording it in memory. During pre-processing, a quasi-logarithmic quantization scale of the signal amplitude is formed. They represent the logarithmic full-wave form of the recorded signal in the form of a sequential series of waveforms of the signal in three-dimensional form - amplitude - delay time - profile length with color coding of the signal amplitude. The values of dielectric constant and attenuation of the signal in the underlying layers are determined by the value of which the presence of subsurface objects is judged. Simultaneously with the full-waveform frame, the LCD screen displays a binary frame composed of a successive series of full-waveforms selected at a given threshold value. The device contains a transmitter, a probe pulse shaper on a gas discharger, a transmitting antenna, a receiving unit including a serially connected receiving antenna and structurally combined into a separate antenna amplifier unit, serially connected controlled attenuator and a limiting amplifier connected to the first output of the synchronization unit, connected with the second output of the amplifier-limiter main amplifier. The device also contains a control panel, a memory unit, LCD, a processing unit. The transmitter is started by breaking an optoelectronic pair connected to the control panel of the main unit and the transmitter voltage transmitter, and made in the form of an infrared LED and a photodetector.

The disadvantages of this known solution are the small depth, a limited set of defined geometrical parameters, the impossibility of determining the physical characteristics of the structures under study, the impossibility of directly constructing three-dimensional (3) images.

The objective of the invention is to develop a method and device for radar sensing of the earth's interior, providing an increase in the range (depth of sensing) to tens of kilometers, conducting reconnaissance of the earth's interior with a simultaneous evaluation of the geometric and physical characteristics of the studied structures while improving the accuracy and resolution, direct construction 2Ό- and 30-images, as well as an increase in the speed of exploration and minimization of its environmental consequences s.

This technical result is achieved by the fact that, according to the invention, in the method of radar sounding of the earth's interior, a sounding signal is generated using a radio transmitting device that, when emitted, produces an electromagnetic field with elliptical polarization and is tuned by the frequency of rotation of the polarization vector, the generated probe signal in the direction of the earth's surface, is carried out using N receiving antennas and N radio Separate devices separate reception of quadrature components of the signals reflected from the explored subsurface structures in the modes of combined and diversity reception while simultaneously maintaining information about the current mutual arrangement of the radio transmitting and receiving devices, perform preliminary processing of received signals in each radio receiver, which includes separate quadrature filter processing the components of the polarization structure of signals, their quantization and discretization, are performed with local processing of the obtained preprocessing results, including the calculation of the total relative to quadrature polarization components of the signal received by each receiving device, determining the autocorrelation functions for the combined reception mode and mutual correlation functions for the diversity reception mode, determine the frequencies of polarization resonances and the corresponding delay times of the received signals reflected from each subsurface structure, and determine, taking into account INAT of sensing points and the values at the bases of diversity reception, the depth explored structures, their geometrical and physical characteristics.

In this case, the probing signal can be formed in the form of a burst of radio pulses, while the pulse repetition period is chosen from the condition of unambiguous measurement of the depth of the structures under study.

In addition, N-1 radio receivers are preferably located around the perimeter of the investigated area, and the radio transmitting device, together with one of the radio receivers, is moved within the site.

The probing signal is emitted using a transmitting antenna containing orthogonal vibrators and generates an electromagnetic field with elliptical polarization and tunable frequency of rotation of the polarization vector, while the formation of the mentioned probe signal is carried out by amplitude modulation and phase shift keying of the high-frequency oscillations applied to the said orthogonal vibrators, and phase manipulation is synchronized with

- 009971 modulating voltages generated for the implementation of amplitude modulation, while the current value of the frequency of modulating voltages determines the current value of the frequency of rotation of the polarization vector, which does not depend on the frequency of high-frequency oscillations. The frequency of rotation of the polarization vector of the emitted signal can be tuned up to several octaves.

The above technical result is also achieved by the fact that, according to the invention, a device for radar sensing of the earth's interior contains a radio transmitting device with a transmitting antenna for generating an electromagnetic field with elliptical polarization and tunable according to a selected law for the duration of the probe signal of the rotation frequency of the polarization vector, N corresponding N receiving antennas for receiving signals reflected from the explored subsurface structures ur, one of the mentioned radio receivers is placed on the studied terrain together with the mentioned radio transmitting device to implement the combined reception mode, and the remaining radio receivers are placed on the studied terrain site with diversity to implement the diversity reception mode, N data transmission systems and positioning, the control system , the data processing system and the topographic access system, and the outputs of the receiving devices through the corresponding data transmission systems and nirovaniya connected to a data processing system, the outputs of the control system connected to the radio transmitting apparatus and a data processing system, the second output data and positioning systems are connected to inputs of survey system, the output of which is connected to the data processing system.

In this case, the receiving antenna of each of the N radio receivers is made with the possibility of dividing the received reflected signal into quadrature components of the polarization structure of the signal. Each radio receiver is made two-channel for preliminary processing of received signals, and each channel includes means for filtering the corresponding quadrature component of the polarization structure of signals, their quantization and sampling.

The data processing system contains a means of joint processing of preprocessing results, designed to calculate the total relatively quadrature polarization components of the signal received by each receiving device, determine the autocorrelation functions for the combined reception mode and the correlation functions for the diversity reception mode, a means of detecting the detected structures by the presence of structural-parametric polarization resonances field resonances and corresponding lag times of signals reflected from each subsurface structure, means for determining the depths of the structures being explored, taking into account the coordinates of the probing points, as well as the values of the bases for spaced reception, the geometric and physical characteristics of the structures being explored, and means for constructing 2- and 30 - images and geological interpretation of the results.

The invention is illustrated below with examples of its implementation with reference to the drawings, which represent the following:

FIG. 1 is a block diagram of a device for radar sensing of the earth's interior, made in the form of a geo-radar reconnaissance system GeoVizor;

FIG. 2 is a block diagram of a radio receiver for radar sensing of the earth's interior, used in the device of FIG. one;

FIG. 3 - typical type of total signal after accumulation;

FIG. 4 - typical type of the autocorrelation function of the total signal;

FIG. 5 shows an example of a 2O image of the structure of the selected layers;

FIG. 6 shows the dependence of the determined value of the square of the refractive index (dielectric constant) on the depth for the initial point shown in FIG. 4 layer structures;

FIG. 7 is an example of a geological interpretation of the sensing results shown in FIG. 5, 6;

FIG. 8 is an example of a 30-image of the structure of the earth's interior;

FIG. 9 is an example of the location of radio receivers on the ground and the paths of movement of the radio transmitter and one of the radio receivers.

As shown in FIG. 1, a device for radar sounding of the subsoil, made in the form of a geo-radar reconnaissance system GeoVizor, contains a control system 1, a radio transmitting device 2, N radio receiving devices 3-1, ..., 3-Ы, transmitting antenna 4, N receiving antennas 5-1 , ..., 5-Ы, modulator 6, N systems 7-1, ..., 7-Ы data transmission (SPD) and positioning, system 8 topographic camera and system 9 data processing. The dotted line circled devices and systems, structurally combined into a single set of equipment.

The control system 1, in accordance with the operating modes determined by the operator, generates control signals to the radio transmitter device 2, the modulator 6 and the data processing system 9. The control signals to the radio transmitting device 2 determine the moments of its launch, the duration of the pulses and their number 1 in the packet, and also set the values of the phase of the carrier oscillations to determine the values of the semi-axes of the polarization ellipse and their orientation in the field formation the output of the transmitting antenna 4. The control signals supplied to the modulator 6, provide for the formation of modulating signals for the radio transmitting device 2, determining the law of change of the frequency of rotation of the vector n polarization and its range of changes. These modulating voltages are coherent harmonic oscillations and are used in a radio transmitting device for amplitude modulation of high-frequency oscillations. At the same time, high-frequency oscillations are subjected to phase-shift keying, which is carried out synchronously with amplitude modulation, which is ensured by issuing 2 corresponding control signals from control device 1 to a radio transmitting device. The frequency of these modulating voltages uniquely determines the frequency of rotation of the polarization vector of the generated electromagnetic field, and the law of their change is the law of change of the frequency of rotation of the polarization vector.

Moreover, the rotation frequency of the polarization vector is completely independent of the carrier frequency of the signal, which is constant during the sensing time. Depending on the planned depth of sounding, the carrier frequency may take several fixed values. At the same time, with an increase in the carrier frequency, the depth of sounding decreases, and the resolution and accuracy of determining the geometric and physical characteristics of the structures under study increase. The probing signal generated by the radio transmitting device 2 - a bundle of 1 radio pulses is fed to the transmitting antenna 4, which is a system of M pairs of broadband orthogonal vibrators and intended to form a field with elliptical polarization. In the course of propagation, the emitted signal at some time reaches the ίth structure with an electrical thickness L; * H, the components of which are (the geometric thickness of the structure L one , dielectric and magnetic permeability - refractive index Ν one ) a priori unknown and to be determined. When the frequency of rotation of the polarization vector value, at which

Ι ^ Ν ^ 'Λ ^ / 2, (1) where Lr h - k-th resonance value of the wavelength of the polarization vector on the ί-th structure;

P one - the number of half-wavelengths that fit on the ί-th structure, at which a structural-parametric polarization resonance occurs on the ί-th structure.

In this case, a structural-parametric polarization resonance means a state in which an integral number of half-wavelengths of the polarization vector fits in some ί-th structure in the direction of propagation of an electromagnetic wave. Relation (1) determines the condition for the onset of structural-parametric polarization resonance in the ί-th structure. Due to the lack of a priori information about the characteristics of the structures under study to ensure that at least two resonances are obtained, the frequency tuning range of the rotation of the polarization vector is at least two octaves. Upon the onset of resonance, an effect is observed that is equivalent to that observed during coherent accumulation of the signal in the optimal filter, which leads to a sharp increase in the amplitude of the reflected signal and, thus, a significant increase in the range of radar sensing.

The signals reflected from different structures are sent to all N receiving antennas 5-1, ..., 5-Ν separated in the terrain and connected to Ν radio receivers. In radio receivers 3-1, ..., 3-Ν, containing two processing channels for each of the quadrature components of the polarization structure of signals, each of which is assembled according to a typical superheterodyne receiver circuit, and, accordingly, two analog-digital converters, produce separate filter processing of the quadrature components of the polarization structure of the received signals, their quantization and sampling, and using the data transmission and positioning systems 7-1, ..., 7-Ν transmit the digitized data to the processing system 9 data. In the data processing system 9, the processing is performed in two stages. At the first stage, the calculation of the total signals with respect to the quadrature components of the polarization structure for each signal received from each of the N radio receivers, their separate for each of the N radio receivers 3-1, ..., 3-Ν accumulation for all 1 pulses , which also allows to further improve the signal-to-noise ratio, and autocorrelation and inter-correlation (for signals received by different radio receivers) functions of the results of summation for each specific point of field zheniya radio transmitting apparatus and radio receivers Ν. To detect the detected structures for each location point, the calculated values of the auto- and cross-correlation functions are compared with a threshold that is proportional to the average power of the received signal, and the determination of the frequencies of the onset of the structural-parametric polarization resonance and the corresponding delay times. The obtained values are the initial values for the calculation of the depths, geometric and physical characteristics (dielectric and magnetic permeability - refractive index) of the identified structures. The refractive index of the ί-th structure is calculated by the formula (2)

- 4 009971 and the depth of its occurrence (thickness) - according to the formula (3)

where 4, is the current value of the reception base value (the distance between the radio transmitter and the remote radio receiver).

- the delay times of the received signals relative to the emitted for the upper and lower boundaries of the ί-th structure in the modes of combined and diversity reception, respectively;

- the values of the frequency of rotation of the polarization vector, in which for the ί-th structure k and k-1 resonances are observed, respectively.

At the same time, the data processing system 9 from the data transmission and positioning systems 7 receives information on the relative mutual arrangement of the radio transmitting and receiving devices, and from the topographic location system 8, which uses the OP8 system, information on the absolute coordinates of the radio transmitting device 2 location points, which is ensured issuing on these systems 7 polling signals from the system 1 control. The obtained information is remembered and after conducting sounding on the studied area of the terrain is used for subsequent processing in the formation of 2Ό- and 3O-images.

At the second stage, the processing results obtained at the first stage for each of the N radio receivers 3-1, ..., 3-Ν for each location point of the radio transmitting device are subjected to joint processing in order to obtain 2Ό or 30 images of the Earth's interior with the definition geometric and physical characteristics of the identified structures. The 20-image is formed in the coordinates: depth - linear coordinate on the surface (vertical to the surface of the earth), by combining the data obtained for each sensing point as a result of calculations using formulas (2) and (3). 30-image form in the coordinates: depth - two orthogonal linear coordinates on the surface. For its formation, joint processing of data obtained from each of the N 3-1, ..., 3-ради radio receivers is used, which is based on the principle of invariance of transformations carried out in two interconnected subspaces of pseudo-Euclidean space: space-time and spatial frequency frequency described by ratios

where x, y, ζ are the current values of the linear coordinates;

c is the speed of light;

- current time;

ω - the current value of the signal frequency;

TO x To at Κ ζ - the current values of the projections of the spatial frequency of the polarization vector on the coordinate axes;

C is a constant.

FIG. 2 shows a block diagram of a radio receiver 3-1, ..., 3-. Radio receivers 3-1, ..., 3-Ν are built according to the same typical scheme. To enable the subsequent analysis of the polarization structure of the received signal, they contain two identical reception channels, each of which contains a high-frequency amplifier (UHF) 10, a mixer 11, to the second input of which is connected a common local oscillator 12, an intermediate-frequency amplifier (IF amplifier) 13, a detector 14 and the analog-to-digital converter (ADC) 15. The bandwidth of radio receivers 3-1, ..., 3-Ν is consistent with the frequency tuning range of the polarization vector.

FIG. 3 shows the typical form of the total signal after accumulation in the coordinates: relative amplitude-time. The presence of amplitude bursts is a consequence of the onset of structural-parametric polarization resonance during the passage of the probe signal through the structures under study.

FIG. Figure 4 shows the typical form of the autocorrelation function of the accumulated signal in coordinates: the time-frequency of rotation of the polarization vector is the relative amplitude.

- 5 009971

The location of the bursts in this coordinate system carries information about the delay time of the signal reflected from the corresponding structure (the time of occurrence of the structural parametric polarization resonance on the corresponding structure) and the values of the rotation frequencies of the polarization vector at which the structural parametric polarization resonance takes place on these structures.

FIG. 5 shows an example of a 20-image of the structure of the identified layers in the coordinates: the linear coordinate on the surface is the depth (the plane is vertical with respect to the surface of the earth). Solid lines show the current values of the depths of the boundaries of the identified layers, differing in their inherent values of the refractive index (dielectric and magnetic permeability), presented in FIG. 6

FIG. 6 shows the dependence of the square value of the refractive index (dielectric constant) obtained from sensing data on the depth for the initial point of the profile shown in FIG. 5 structures. The availability of information on the dielectric (magnetic) permeability of the identified structures as a result of radar sounding, on the one hand, and reference data on the dielectric (magnetic) properties of the rocks located in the Earth’s interior, on the other hand, allows geological interpretation of the data obtained.

FIG. 7 shows an example of a geological interpretation of the sounding results shown in FIG. 5, 6.

FIG. 8 shows an example of the AOR image of the structure of the Earth's interior in the form of a sequence of identified layers with reference to a coordinate grid. This image was obtained by spatially overlaying 20-profile images (vertical sections) taken after 100 m.

FIG. 9 shows an example of the location of radio receivers 5-1, ..., 5-5 on the ground and the paths of movement of the radio transmitting device 2 and one of the radio receivers 5-5. The distance between the probing points is determined by the requirements for the accuracy of reproduction of the structure of the Earth’s interior and can vary between 0.02–0.1 times the distance between the spaced receivers.

Claims (9)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ радиолокационного зондирования земных недр, заключающийся в том, что формируют с помощью радиопередающего устройства зондирующий сигнал, обеспечивающий при его излучении формирование электромагнитного поля с эллиптической поляризацией и перестраиваемой по выбранному закону в течение длительности сигнала частотой вращения вектора поляризации, излучают сформированный зондирующий сигнал в направлении земной поверхности, осуществляют с помощью N приемных антенн и N радиоприемных устройств раздельный прием квадратурных составляющих сигналов, отраженных от разведываемых подповерхностных структур, в режимах совмещенного и разнесенного приема при одновременном сохранении информации о текущем взаимном расположении радиопередающего и радиоприемных устройств, выполняют в каждом радиоприемном устройстве предварительную обработку принятых сигналов, включающую в себя раздельную фильтровую обработку квадратурных составляющих поляризационной структуры сигналов, их квантование и дискретизацию, выполняют совместную обработку полученных результатов предварительной обработки, включающую в себя вычисление суммарного относительно квадратурных поляризационных составляющих сигнала, принятого каждым радиоприемным устройством, определение автокорреляционных функций для режима совмещенного приема и взаимокорреляционных функций для режима разнесенного приема, определяют частоты поляризационных резонансов и соответствующие времена запаздывания принятых сигналов, отраженных от каждой подповерхностной структуры, и определяют с учетом координат точек проведения зондирования, а также величин баз при разнесенном приеме глубины залегания разведываемых структур, их геометрические и физические характеристики.1. The method of radiolocation sensing of the earth's interior, which consists in forming a sounding signal using a radio transmitting device, which, when emitted, generates an electromagnetic field with elliptical polarization and tunes the frequency of rotation of the polarization vector during a signal, and generates a sounding signal the direction of the earth’s surface, is carried out with the help of N receiving antennas and N receiving devices, separate reception of quadrature components signals reflected from the explored subsurface structures in the modes of combined and diversity reception while simultaneously maintaining information about the current mutual arrangement of the radio transmitting and receiving devices, perform in each receiving device preliminary processing of received signals, including separate filter processing of the quadrature components of the polarization signal structure, their quantization and discretization, carry out joint processing of the obtained results processing, which includes the calculation of the total relative to quadrature polarization components of the signal received by each receiving device, the definition of autocorrelation functions for the combined reception mode and the intercorrelation functions for the diversity reception mode, determine the frequencies of polarization resonances and the corresponding delay times of the received signals reflected from each subsurface structure , and determine, taking into account the coordinates of the points where the probing is carried out, as well as the values az a diversity reception depth explored structures, their geometrical and physical characteristics. 2. Способ по п.1, в котором зондирующий сигнал формируют в виде пачки радиоимпульсов, при этом период повторения импульсов выбирают из условия однозначного измерения глубины залегания исследуемых структур.2. The method according to claim 1, in which the probing signal is formed in the form of a burst of radio pulses, while the pulse repetition period is chosen from the condition of unambiguous measurement of the depth of the structures under study. 3. Способ по п.1, в котором N-1 радиоприемных устройств располагают по периметру исследуемого участка местности, а радиопередающее устройство совместно с одним из радиоприемных устройств перемещают в пределах участка.3. The method according to claim 1, in which N-1 radio receivers are positioned around the perimeter of the area under study, and the radio transmitting device together with one of the radio receivers are moved within the site. 4. Способ по п.1, в котором зондирующий сигнал излучают с использованием передающей антенны, содержащей ортогональные вибраторы, и формируют электромагнитное поле с эллиптической поляризацией и перестраиваемой частотой вращения вектора поляризации, при этом формирование упомянутого зондирующего сигнала осуществляют путем амплитудной модуляции и фазовой манипуляции высокочастотных колебаний, подаваемых на упомянутые ортогональные вибраторы, причем фазовая манипуляция синхронизована с модулирующими напряжениями, формируемыми для осуществления амплитудной модуляции, при этом текущее значение частоты модулирующих напряжений определяет текущее 4. The method according to claim 1, in which the probe signal is emitted using a transmitting antenna containing orthogonal vibrators, and form an electromagnetic field with elliptical polarization and tunable frequency of rotation of the polarization vector, while the formation of the said probe signal is carried out by amplitude modulation and high-frequency phase shift keying oscillations applied to the said orthogonal vibrators, and the phase shift keying is synchronized with the modulating voltages generated for uschestvleniya amplitude modulation, the current value of the modulating voltage determines the current - 6 009971 значение частоты вращения вектора поляризации, которая не зависит от частоты высокочастотных колебаний.- 6 009971 value of the frequency of rotation of the polarization vector, which does not depend on the frequency of high-frequency oscillations. 5. Способ по п.4, в котором частоту вращения вектора поляризации излучаемого сигнала перестраивают в диапазоне до нескольких октав.5. The method according to claim 4, in which the frequency of rotation of the polarization vector of the emitted signal is rearranged in the range of up to several octaves. 6. Устройство для радиолокационного зондирования земных недр, содержащее радиопередающее устройство с передающей антенной для формирования электромагнитного поля с эллиптической поляризацией и перестраиваемой по выбранному закону в течение длительности зондирующего сигнала частотой вращения вектора поляризации,6. A device for radar sensing of the earth's interior, containing a radio transmitting device with a transmitting antenna for the formation of an electromagnetic field with elliptical polarization and tunable according to a selected law during the duration of the probe signal the frequency of rotation of the polarization vector, N радиоприемных устройств с соответствующими N приемными антеннами для приема сигналов, отраженных от разведываемых подповерхностных структур, причем одно из упомянутых радиоприемных устройств размещают на исследуемом участке местности совместно с упомянутым радиопередающим устройством для реализации режима совмещенного приема, а остальные радиоприемные устройства размещают на исследуемом участке местности с разнесением для реализации режима разнесенного приема,N radio receivers with corresponding N receiving antennas for receiving signals reflected from the subsurface structures being explored, one of these radio receivers being placed on the studied terrain together with said radio transmitting device to implement the combined reception mode, and the remaining radio receivers are located on the studied terrain from diversity to implement the receive mode, N систем передачи данных и позиционирования, систему управления, систему обработки данных и систему топопривязки, причем выходы радиоприемных устройств через соответствующие системы передачи данных и позиционирования соединены с системой обработки данных, выходы системы управления соединены с радиопередающим устройством и системой обработки данных, вторые выходы систем передачи данных и позиционирования соединены с входами системы топопривязки, выход которой соединен с системой обработки данных.N data transmission and positioning systems, a control system, a data processing system and a topographic location system, the outputs of radio receivers are connected to the data processing system through appropriate data transmission and positioning systems, the outputs of the control system are connected to the radio transmission device and the data processing system, the second outputs of the transmission systems data and positioning are connected to the inputs of the topographic location system, the output of which is connected to the data processing system. 7. Устройство по п.6, в котором приемная антенна каждого из N радиоприемных устройств выполнена с возможностью разделения принятого отраженного сигнала на квадратурные составляющие поляризационной структуры сигнала.7. The device according to claim 6, in which the receiving antenna of each of the N radio receivers is configured to divide the received reflected signal into quadrature components of the polarization structure of the signal. 8. Устройство по п.7, в котором каждое радиоприемное устройство выполнено двухканальным для предварительной обработки принятых сигналов, причем каждый канал включает средства фильтрации соответствующей квадратурной составляющей поляризационной структуры сигналов, их квантования и дискретизации.8. The device according to claim 7, in which each radio receiver device is made dual-channel for preliminary processing of received signals, each channel includes means for filtering the corresponding quadrature component of the polarization structure of signals, their quantization and sampling. 9. Устройство по п.8, в котором система обработки данных содержит средство совместной обработки результатов предварительной обработки, предназначенное для вычисления суммарного относительно квадратурных поляризационных составляющих сигнала, принятого каждым радиоприемным устройством, определения автокорреляционных функций для режима совмещенного приема и взаимокорреляционных функций для режима разнесенного приема, средство обнаружения выявляемых структур по наличию структурно-параметрических поляризационных резонансов, средство определения частот поляризационных резонансов и соответствующих времен запаздывания сигналов, отраженных от каждой подповерхностной структуры, средство для определения глубин залегания разведываемых структур с учетом координат точек проведения зондирования, а также величин баз при разнесенном приеме, геометрических и физических характеристик разведываемых структур и средство для построения 2Ό- и ЗО-изображений и геологической интерпретации полученных результатов.9. The device according to claim 8, in which the data processing system includes a means of preprocessing the results of preprocessing, designed to calculate the total relatively quadrature polarization components of the signal received by each receiving device, determine the autocorrelation functions for the co-receive mode and the inter-correlation functions for the diversity mode. , a means of detecting detectable structures by the presence of structural-parametric polarization resonances, o determine the frequencies of polarization resonances and the corresponding lag times of signals reflected from each subsurface structure, a means for determining the depths of the structures being explored, taking into account the coordinates of the points where the sounding points are carried out, as well as the values of the bases for the diversity of reception, the means for constructing 2Ό - and AOR-images and geological interpretation of the results.
EA200702257A 2007-11-15 2007-11-15 METHOD OF RADAR SENSING OF GROUND NEDR AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION - A COMPLEX OF GEORADICAL LOCATION EXPLORATION EA200702257A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200702257A EA200702257A3 (en) 2007-11-15 2007-11-15 METHOD OF RADAR SENSING OF GROUND NEDR AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION - A COMPLEX OF GEORADICAL LOCATION EXPLORATION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA200702257A EA200702257A3 (en) 2007-11-15 2007-11-15 METHOD OF RADAR SENSING OF GROUND NEDR AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION - A COMPLEX OF GEORADICAL LOCATION EXPLORATION

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EA200702257A2 EA200702257A2 (en) 2008-02-28
EA009971B1 true EA009971B1 (en) 2008-04-28
EA200702257A3 EA200702257A3 (en) 2008-04-28

Family

ID=40848883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200702257A EA200702257A3 (en) 2007-11-15 2007-11-15 METHOD OF RADAR SENSING OF GROUND NEDR AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION - A COMPLEX OF GEORADICAL LOCATION EXPLORATION

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA200702257A3 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112444865B (en) * 2019-08-28 2024-05-17 中国石油化工股份有限公司 Method, system, device and storage medium for exploring fracture-cave reservoir

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000045194A1 (en) * 1999-01-29 2000-08-03 Zircon Corporation Enhanced material penetrating imaging radar
US6657577B1 (en) * 1997-07-02 2003-12-02 Malaa Geoscience Forvaltning Ab Radar plant and measurement technique for determination of the orientation and the depth of buried objects
RU2234112C1 (en) * 2003-05-13 2004-08-10 Заренков Вячеслав Адамович Geophysical radar
RU2244322C1 (en) * 2003-04-02 2005-01-10 Закрытое акционерное общество "Таймер" Method and device for radiolocation sounding of underlaying surface

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6657577B1 (en) * 1997-07-02 2003-12-02 Malaa Geoscience Forvaltning Ab Radar plant and measurement technique for determination of the orientation and the depth of buried objects
WO2000045194A1 (en) * 1999-01-29 2000-08-03 Zircon Corporation Enhanced material penetrating imaging radar
RU2244322C1 (en) * 2003-04-02 2005-01-10 Закрытое акционерное общество "Таймер" Method and device for radiolocation sounding of underlaying surface
RU2234112C1 (en) * 2003-05-13 2004-08-10 Заренков Вячеслав Адамович Geophysical radar

Also Published As

Publication number Publication date
EA200702257A3 (en) 2008-04-28
EA200702257A2 (en) 2008-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Won et al. GEM-2: A new multifrequency electromagnetic sensor
US6534985B2 (en) Modular electromagnetic sensing apparatus having improved calibration
RU2436130C2 (en) Method and system for radar probing earth interior
US4996533A (en) Single station radar ocean surface current mapper
US20120234605A1 (en) Apparatus and methods of locating downhole anomalies
EA012792B1 (en) Method for phase and amplitude correction in controlled source electromagnetic survey data
CN110187394B (en) Method and device for acquiring formation resistivity anisotropy by double-field source electromagnetic sounding method
Chau et al. Empirical phase calibration for multistatic specular meteor radars using a beamforming approach
RU2529355C2 (en) Method of determining spatial distribution of ionospheric inhomogeneities
RU2656281C1 (en) Method of applying swarm of unmanned aerial vehicles for remote determination of location of underground communications, their cross section and depth in ground
RU2626380C1 (en) Selection system of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of motion
Góes et al. Refraction Effect in SAR Processing for Focused Subsurface Tomography
Annan et al. The WARR machine
RU2334244C1 (en) Method of radio radiation source location detection
RU160453U1 (en) 3D georadiograph
EA009971B1 (en) Method for radiolocation sounding of underlying surface and device therefor -.a complex of georadar reconnaissance
JPH0361915B2 (en)
Reinisch et al. Radio sounding in space: Magnetosphere and topside ionosphere
Pochanin et al. GPR for pavement monitoring
Novo Ground-penetrating radar (GPR)
EA035399B1 (en) Method and system for radar surveillance of targets in various propagation media - air, water, terrestrial
US20090052279A1 (en) Method and system for determining azimuth parameters for seismic data processing
RU2632564C1 (en) Method of detecting and identifying explosives and narcotic substances and device for its implementation
RU2645790C1 (en) Method for definition of boundaries of sub-vertical expanded objects in geological environment
Stove Extending the reach of radio waves for subsurface water detection

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ BY KZ KG TJ RU