均匀半空间导体的并矢格林函数解析式

导出了低频时谐电磁场中均匀半空间导体的并矢格林函数解析式,它由初等函数和修正贝塞尔函数的有限形状所表示．该解析式可用Kelvin函数的近似多项式计算,可显著提高并矢格林函数的计算速度．用"电磁分析方法验证模型"的第15号问题作为验证模型,结果表明,计算值和测量值吻合良好．     

均匀半空间导体的并矢格林函数解析式

导出了低频时谐电磁场中均匀半空间导体的并矢格林函数解析式,它由初等函数和修正贝塞尔函数的有限形状所表示．该解析式可用Kelvin函数的近似多项式计算,可显著提高并矢格林函数的计算速度．用"电磁分析方法验证模型"的第15号问题作为验证模型,结果表明,计算值和测量值吻合良好．     

植被电磁散射的半空间模型研究

本文给出了地面植被电磁散射的半空间模型研究方法.在以往的相关文献中,均采用自由空间格林函数求解单个叶片散射体的散射场,本文利用半空间并矢格林函数求出了单个散射体的散射场,然后运用Monte Carlo方法模拟生成地面植被层,得到了在半空间下植被层的电磁散射特性,计算出了单、双站雷达散射截面,并与自由空间下的散射场做了相互对比.结果表明,在半空间格林函数下得到的散射场更为适用于描述地面植被的电磁散射特性.     

一种新的实时电磁逆散射方法

为解决介质圆柱体逆散射问题,提出一种新的在线逆散射方法,通过支持向量机将逆散射问题转化成一个回归估计问题. 该方法可应用于各种逆散射方面, 尤其是目标的几何与电磁参数重构和埋地目标探测. 文中首次将支持向量机方法应用到该领域,设置多个散射场的观测点,通过提取散射场的不同信息作为样本信息训练支持向量机, 建立了介质圆柱体的逆散射模型, 利用该模型重构了介质圆柱体的电磁参数,同时探测了埋地位置. 数值结果显示了该方法的有效性和准确性,为目标的实时逆散射研究提供了一种有效方法.     

一种新颖的探地雷达快速正演模拟及埋地目标探测机器学习方法

探地雷达正演模拟在真实雷达数据解译及全波形反演中扮演着重要的角色,针对传统探地雷达（Ground Penetrating Radar,GPR）正演模拟计算量巨大、耗时、不利于实时探测等问题,提出一种基于机器学习框架的近实时GPR正演模拟方法.以混凝土中的钢筋探测作为GPR应用场景,混凝土的含水量、钢筋半径及埋地深度作为模型参数,利用时域有限差分数值模拟散射回波信号;运用主成分分析对回波数据进行降维处理得到相应的主成分权值系数,并以此作为机器学习网络的输出;设计了一种基于随机森林的多层循环网络架构和学习策略,不仅充分挖掘学习模型参数和主成分权值系数之间的内在因果关系,也共享主成分间的相互联系,并具有对每个预测主成分完善和修正的功能,以此实现基于机器学习的探地雷达快速正演模拟,与传统机器学习相比,有效提高了正演模拟的精度.在此基础上将两个深度神经网络与随机森林相结合,以回波数据主成分系数为输入,建立了基于机器学习的场景参数预测模型,实现了近实时的埋地目标探测,预测的混凝土含水量最大误差为2%,钢筋埋地深度最大误差为6.7%.

     

二维介质粗糙面下方三维金属目标复合电磁散射的快速正演算法

研究了二维(2-D)介质粗糙面下方三维(3-D)金属目标的复合电磁散射问题.将表面积分方程(PMCHW)方程应用到介质粗糙面表面,电场积分方程(EFIE)应用于金属目标表面.基于矩量法,使用三角分域基函数(RWG)和伽略金法将表面积分方程离散为矩阵方程,并采用稳定的双共轭梯度迭代(BICGSTAB)算法对矩阵方程进行求解.针对矩量法(MOM)的高存储量和迭代过程中存在的矩阵向量积耗时的瓶颈,采用基于秩的多层矩阵分解法(MLUV),对矩阵元素进行压缩存储,以节省对计算机内存的需求,并加速迭代过程中的矩阵向量积运算.计算了高斯粗糙面下方球体的双站雷达散射截面积(RCS),并与最陡下降快速多级子算法(SDFMM)结果比较以验证该数值方法的正确性.最后分析了不同粗糙度、目标尺寸和目标位置对双站RCS的影响.     

基于二级近似离散复镜像法的低频电磁格林函数计算

本文讨论了利用二级近似离散复镜像法实现低频格林函数快速、精确的计算.通过数值分析,给出了在低频电磁场计算中该方法近似参数的选取原则.(1)二级近似的积分区间里谱格林函数采样个数N为十倍的近似多项式的个数M;(2)总的积分区间L2大小约为40/r,r为收发距离;(3)两个积分区间的分界值L1为总的积分区间大小L2与第二个积分区间采样数N1的比值的Q倍;(4)Q的最优值根据谱格林函数拟合相对误差随Q值变化的近似误差曲线与横轴的交点来确定.将该参数选取原则应用到有限长双极源电磁场计算中,计算得到的视电阻率和直接积分结果吻合,且具有更高的精度,表明本文提出的计算方案是可行的.     

两层大地中三维体的激发极化与电阻率响应的积分方程模拟

用散射、叠加方法推导出两层大地的并矢格林函数。使用这些函数,含三维异常体的二层大地的边值问题转变为积分方程。使用矩量法,可解此积分方程。 使用偶极-偶极装置计算了激发极化和电阻率响应的几个数值结果,并对这一算法作了几方面检验。     

SH波在浅埋可移动圆柱形刚性夹杂处的散射与地震动

采用复函数、多极坐标法研究了含有可移动圆柱形刚性夹杂的弹性半空间对SH波的散射问题。构造一个能自动满足含可移动刚性圆柱的弹性半空间自由表面上应力为零的边界条件的散射波,应用可移动圆柱形刚性夹杂的运动条件来确定该散射波。最终则可将求解问题归结为求解一个无穷代数方程组,采用截断有限项的方法对其进行求解。给出了地表位移幅值的数值结果,并讨论了各种参数对它的影响。     

两层大地中三维体的激发极化与电阻率响应的积分方程模拟

用散射、叠加方法推导出两层大地的并矢格林函数。使用这些函数,含三维异常体的二层大地的边值问题转变为积分方程。使用矩量法,可解此积分方程。 使用偶极-偶极装置计算了激发极化和电阻率响应的几个数值结果,并对这一算法作了几方面检验。     

Cylindrical-wave approach for the electromagnetic scattering problem by buried two-dimensional objects

A spectral-domain method, for the solution of the two-dimensional electromagnetic plane-wave scattering by a finite set of perfectly-conducting or dielectric cylinders buried in a dielectric half-space, has been developed. The scattered field is represented in terms of a superposition of cylindrical waves, and use is made of the plane-wave spectrum to take into account the reflection and transmission of such waves by the interface. The problem is solved for both the near- and the far-field regions, for TM and TE polarizations. In this work we briefly resume the theoretical basis of our approach. For configurations in which more obstacles are buried in the ground, and they are near to one another, we give details about the convergence rate of our method, and about the properties of our algorithms for the integration of cylindrical functions. With our technique it is possible to simulate two-dimensional buried obstacles of general shape, by means of a suitable set of circular-section cylinders: in this paper we show preliminary results of simulations carried out using arrays of same-radius circular cylinders, and of different-radius circular cylinders.