第1章 导论 1
1.1 引言 1
1.2 探地雷达的发展史 2
1.3 与探空雷达的主要差异 3
1.4 探地雷达的特点与能力 3
1.5 应用与基本信号处理 6
1.6 本书的内容安排 10
参考文献 11
第2章 媒质材料与电磁传播特性 13
2.1 媒质本构方程 13
2.2 媒质介电参数描述 16
2.2.1 均匀媒质中的电磁波 16
2.2.2 描述媒质介电属性的参数 17
2.2.3 地下媒质介电常数的量测 23
2.3 电磁场边值问题 24
2.4 有耗媒质表面波的斜投射 26
2.5 分层媒质中波的传播 29
2.6 媒质中目标的电磁散射 31
2.6.1 瞬态电磁场的分析方法 31
2.6.2 电磁波在色散媒质中的传播 35
2.6.3 均匀有耗媒质中目标的电磁散射特性 38
参考文献 41
第3章 系统设计 43
3.1 引言 43
3.2 主要参数设计 45
3.2.1 功率损耗和探测深度 46
3.2.2 动态范围 46
3.2.3 空间分辨率 47
3.2.4 信号形式 48
3.2.5 系统结构 51
3.3 系统实现 51
3.3.1 无载波冲激体制 52
3.3.2 线性频率调制体制 55
3.3.3 步进变频体制 61
3.3.4 噪声信号体制 64
3.3.5 四种体制的性能比较 68
参考文献 68
第4章 探地雷达天线 70
4.1 探地雷达天线的基本概念 70
4.1.1 收发天线的超宽带特性 70
4.1.2 微波低波段特性 71
4.1.3 接收信号的保真性 71
4.1.4 辐射有效区要求 72
4.1.5 减小直耦波 72
4.2 探地雷达天线的分析方法 72
4.2.1 频域方法（稳态方法） 73
4.2.2 时域方法（瞬态方法） 76
4.3 蝶形振子天线 83
4.3.1 不加载振子 84
4.3.2 末端集中加载蝶形振子 85
4.3.3 分布加载蝶形振子 86
4.4 TEM喇叭天线 88
4.5 收发天线直接波耦合 89
4.6 其他形式的探地雷达天线 93
4.6.1 介质镶嵌屏蔽偶极子 95
4.6.2 电容加载蝶形天线 96
4.6.3 介质填充TEM喇叭 98
4.6.4 介质杆天线 99
4.6.5 全极化介质加载TEM喇叭 101
参考文献 104
第5章 数据采集与预处理 107
5.1 数据采集与显示 107
5.1.1 数据采集 107
5.1.2 数据显示 109
5.2 测量方法 110
5.2.1 单点测量 110
5.2.2 共中心点测量 110
5.2.3 广角测量 110
5.2.4 连续剖面扫描测量 111
5.2.5 多天线的测量 111
5.3 预处理 112
5.3.1 波形修正 113
5.3.2 噪声抑制 114
5.3.3 天线耦合波与直达波去除 116
5.3.4 射频干扰抑制 128
参考文献 138
第6章 数据处理与解译 141
6.1 幅度与时延估计 141
6.1.1 匹配滤波与相关估计方法 142
6.1.2 宽带相关、宽带模糊与小波变换方法 143
6.1.3 广义宽带相关方法 145
6.1.4 非线性最小二乘法 147
6.1.5 反射系数序列法 150
6.2 电磁波传播速度与介电常数估计 154
6.2.1 分层媒质的介电常数估计 154
6.2.2 基于媒质中目标回波的波速估计 159
6.2.3 基于CMP测量的波速估计 164
6.3 媒质中目标的检测与分类 165
6.3.1 ROI检测与提取 165
6.3.2 目标分类 174
6.4 内部结构反演与重构 177
6.4.1 媒质层面的检测与跟踪 177
6.4.2 目标体的成像处理 182
参考文献 182
7.1 探地雷达扫描方式 184
第7章 探地雷达成像技术 184
7.2 均匀背景中目标的电磁逆散射 185
7.2.1 投影层析成像 186
7.2.2 衍射层析成像 188
7.3 探地雷达波前成像算法 190
7.4 探地雷达时域反向投影成像算法 194
7.5 探地雷达衍射层析成像算法 201
7.6 算法评价及数据可视化 207
参考文献 210
第8章 探地雷达的应用 214
8.1 道路质量检测评估 214
8.1.1 公路质量检测 214
8.1.2 公路路基勘探 219
8.1.3 机场跑道地基勘探 225
8.1.4 铁路路基勘探 225
8.2 地质勘探 230
8.2.1 矿场探测 231
8.2.2 地层构造探测 235
8.2.3 沉积物探测 238
8.3 水文探测 245
8.3.1 河道探测 245
8.3.2 水下沉积物探测 248
8.3.3 古河道探测 251
8.4 冰川探测 254
8.4.1 冰层厚度探测 254
8.4.2 冰下地形探测 256
8.4.3 冰川水文特征探测 258
8.5 穿墙探测 260
8.5.1 建筑内部结构探测 260
8.5.2 运动目标的穿墙检测与定位 262
8.5.3 非接触式生命体呼吸与心跳检测 265
参考文献 268