[发明专利]基于非均匀输入参数网格的井中雷达最小二乘反演方法

说明书

本发明公开了一种基于非均匀输入参数网格的井中雷达最小二乘反演方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、通过偏移成像确定目标形状；S2、通过k‑means算法进行初始模型网格划分；S3、将网格划分完毕的初始模型输入反演代码进行反演计算；S4、将模型参数更新矩阵进行迭代，迭代终止输出反演结果。本发明将脉冲信号作为未知的反演方法，借助于正演模拟生成脉冲信号，通过搭建非均匀模型网格进行了计算量的优化，通过并行计算方案加快计算速度，获得仿真模型的目标反演，提高了计算速度以及计算精度，优化反演收敛情况。

技术领域

本发明涉及井中雷达波形反演成像技术领域，具体涉及一种基于非均匀输入参数网格的井中雷达最小二乘反演方法。

背景技术

井中雷达将收发天线、发射源、接收采集以及通信等雷达部件置于井中，从而进行井中探测。井中雷达的雷达波发射频率通常工作在较低的雷达频率(10MHz～1GHz)范围，采用高频脉冲信号，从而达到宽频带、高分辨率的目标。井中雷达不同于常规的地表探地雷达，由于其特殊的结构形式，可以下放的钻孔中，从而对钻孔周围地质环境进行探测，因此井中雷达有其独特的优势。首先，相较于地表探地雷达，井中雷达能够放置于钻孔内，探测范围不仅取决于垂直于井壁的径向深度，同时还包括井的轴向深度，因此探测的方式不同，并且探测范围更大；其次，雷达置于井中，由于地下电磁环境十分干净，受到的地面电磁干扰更小，从而能够更精确的反应地下异常目标。

井中雷达数据可视化解释的一个重要方案就是雷达的波形反演，反演是实现资料从定性分析到定量解释的可行手段，其原理主要是以采集的井中雷达数据为基础，通过分析回波数据中波形的振幅、相位、频率等信息来确定或者定位目标区域介电参数分布情况，同雷达成像相似，雷达波形反演也需要对雷达信号的预处理，但是对于雷达的波形反演，更需要保证雷达信号能够到达一个非常高信噪比程度，相较于成像来说，对雷达信号质量的要求更加苛刻。

在过去的几年中，由于计算能力的不断增强，对雷达数据进行全波反演已经成为解决地球物理反演问题的新解决方案，探地雷达全波反演是基于传统目标函数的时域全波形反演，利用井中雷达波形的全部信息进行反演。利用全部信息反演,可以获得高分辨率的反演结果，因此亟需一种能解决传统全波形反演非线性问题的方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于非均匀输入参数网格的井中雷达最小二乘反演方法，将脉冲信号作为未知的反演方法，借助于正演模拟生成脉冲信号，通过搭建非均匀模型网格进行了计算量的优化，通过并行计算方案加快计算速度，获得仿真模型的目标反演，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于非均匀输入参数网格的井中雷达最小二乘反演方法，包括如下步骤：

S1、通过偏移成像确定目标形状；

S2、通过k-means算法进行初始模型网格划分；

S3、将网格划分完毕的初始模型输入反演代码进行反演计算；

S4、将模型参数更新矩阵进行迭代，迭代终止输出反演结果。

优选的，所述步骤S1通过偏移成像确定目标形状具体包括以下步骤：

S11、对采集获取的雷达B扫数据进行信号预处理；

S12、对预处理完毕的B扫数据进行偏移成像，获得包含目标形状的初始模型成像结果图像数组。

优选的，所述步骤S11中的信号预处理，具体是指通过平均滤波法去除直达波和直流偏移，通过带通滤波算法去除带外噪声干扰。

优选的，所述步骤S12中的偏移方法为F-K偏移，具体是总结每个惠更斯二次能源产生的能量，并将其映射到发电点，通过衍射求和将每个衍射双曲线收缩到其顶点。