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针对层状介质的探地雷达数据反演结果不稳定、误差较大、时间复杂度高等问题,提出一种基于混合优化算法的反演方法.该方法将各层介质的首达时作为先验信息以减少待反演的参数,在使用多级细化搜索法初步确定地下层状介质的介质参数的基础上,再使用粒子群优化算法进行精确反演.仿真结果表明:混合优化算法能提高反演结果的稳定性,有效重建出各层介质的介电常数和厚度信息,大幅度降低时间复杂度.