跨孔雷达层析成像：粮仓储粮水分异常检测的关键技术

本文主要探讨的是"储粮水分含量异常区域的雷达层析成像检测"这一主题，针对粮仓储粮过程中水分管理的重要性，特别是对于外部监测的需求，作者团队引入了跨孔雷达层析成像技术。这项技术的核心是利用雷达的穿透能力，对粮食仓库内部的水分分布进行非接触式、无损检测。 论文首先深入研究了层析成像的基本原理，这是一种基于电磁波传播的成像技术，通过对穿过目标物的信号进行分析，可以重构出目标内部的结构信息。在射线追踪过程中，作者特别关注了波前方法的应用，这是层析成像的关键步骤，它涉及到信号到达不同深度的时间测量，即走时信息。传统的波前追踪可能会因为折射点位置的不准确导致成像精度下降，因此，作者提出了采用走时方程进行折射点校正的策略，以提高追踪的精确性。 为了优化射线追踪的效率和精度，作者对波前法进行了改进，这可能包括了算法优化或者硬件改进，使得信号处理更加快速和准确。接下来，他们构建了走时层析成像和衰减层析成像的数学模型，这两种成像方式分别依赖于信号的到达时间和信号强度衰减，能够提供不同类型的图像信息，有助于区分正常和异常的水分含量区域。 在图像重建阶段，作者采用了最小二乘QR分解法，这是一种数值优化技术，通过最小化误差平方和来估计图像的精确解。这种方法确保了重建图像的清晰度和准确性。通过仿真实验，结果显示了改进后的波前法在图像重建方面的显著优势，证明了跨孔雷达层析方法在实际应用中对检测粮仓储粮水分异常区域的有效性和可靠性。 这篇论文不仅深化了雷达层析成像在粮仓储粮水分监测领域的理解，还提供了实用的计算方法和图像重建策略，为粮库管理者和相关科研人员提供了一种有效的工具，以提升仓储安全和减少损失。此外，文章的研究成果也体现了国家自然科学基金资助项目(60940017)的支持，以及作者廉飞宇副教授、博士研究生、李青教授和秦瑶讲师等专家的专业背景和合作研究成果。