如何用gprMax实现对MATLAB自定义发射信号的仿真

如何用gprMax实现对MATLAB自定义发射信号的仿真

gprMax支持用户自定义信号的输入，但是在更加复杂的环境下，输入信号的波形可能会经常性地发生改变，而若是使用gprMax的自定义波形功能，则需要在每一次重新定义波形以后，重新进行建模处理，这一操作在B-SCAN或3D建模的情况下会消耗大量的时间。

本文中的大部分内容为作者个人的理解，由于刚刚接触GPR，一些理解有可能是错的，读者请自行取舍。

本人不常用优快云，如有相关问题，可发送电子邮件至2538703415@qq.com

在不重新执行建模的前提下对施加给模型的信号进行快速修改，理论上来说可以做到，思路大致如下：

基本原理

将线性时不变系统(LTI)求解响应的原理引入

对于输入信号x(t)，若已知系统的冲激响应h(t)，则能够得到对于输入信号x(t)的响应y(t):

$$y(t)=x(t)\ast h(t)$$

在gprMax中，开发者在波形选项中给出了冲激信号这一选项，其相关函数位于gprMax文件夹下的waveform.py中：

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 elif self.type == 'impulse':
     # time < dt condition required to do impulsive magnetic dipole
     if time == 0 or time < dt:
         ampvalue = 1
     elif time >= dt:
         ampvalue = 0

 elif self.type == 'user':
     ampvalue = self.userfunc(time)

 ampvalue *= self.amp

 .
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 .

A-SCAN模式下在实际求解冲激响应模型时，可以直接将.in文件中原本的waveform类型直接改成impulse，其他地方可以不修改

#waveform: impulse 1 1.5e9 my_ricker

在执行仿真的时候可能会出现警告，但不影响结果（暂时没因为此警告出现问题）

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仿真步骤

在开始前要留意目前为止本人认为冲激信号.in文件中唯一要关注的一个地方：

#time_window: 6e-9

在求解冲激响应模型时，这个时间窗的大小务必按照你最后希望得到的时间窗进行设置（可以设的更大，但是绝对不能比期望值更小）

假设你想要观测10ns里模型接收信号的表现，那么这个时间窗的长度就不能小于10ns

下面是具体的仿真步骤：

1. 用gprMax执行设置好的xxx.in文件：

   文件如下：

    #title: A-scan from a metal cylinder buried in a dielectric half-space
    #domain: 0.240 0.210 0.002
    #dx_dy_dz: 0.002 0.002 0.002
    #time_window: 6e-9
   
    #material: 6 0 1 0 half_space
   
    #waveform: impulse 1 1.5e9 my_r