关键词： 电磁逆散射   遗传算法   时域有限差分法  

摘要： 电磁逆散射(又称为电磁反演或电磁成像)是对接收到的未知物体的散射信号进行分析处理从而重建未知物体的几何形状和内部结构。在军事，国民经济等方面得到了广泛的应用。 由于逆散射问题的求解存在病态性、非唯一性以及不稳定性，这给它的求解带来很大困难。目前对非均匀介质的求解可以归纳为两种情况：线性优化方法和非线性优化方法。线性优化方法采用线性近似忽略了散射体内部的多次散射，可以有效的反演低对比度的问题，但对于高对比度问题的求解则有可能不收敛。非线性优化问题，直接求解非线性方程组，可以反演高对比度问题，但是要迭代多次，在每次的求解过程中都需要对剖面导数进行求解，比较费时。本文引入遗传算法对非均匀介质的逆散射问题进行优化。 本文中正散射问题采用时域有限差分法求解，逆散射问题采用采用实数遗传算法求解。 遗传算法式模拟生物进化的方式的优化方法。它具有较好的全局搜索性能。在采用遗传算法求解逆散射的问题时，收敛速度是非常重要的。不同的参数设置会影响到它的收敛速度和结果。因此参数的设置在遗传算法中有很重要的作用。对于参数的设置遗传算法尚无明确的规则，通常是在实践中根据具体的问题的特性进行多次的试验得到适合本问题的参数。我们通过对参数的基本设置进行了分析，总结出本文参数设置的经验。同时，在运行遗传算法的过程中，通过对它进化过程的观察，我们提出下列方法，加快了它的收敛速度。我们采取的下面两个方法：1．在交叉运算后，我们进行一次适应度的计算，通过适应度值的大小决定个体变异范围。进行完变异操作后比较变异前后两个个体适应度值，保留适应度大的个体作为下 西南交通大学硕士研究生学位论文第n页 一代的个体。2.两两比较群体中个体之间距离，找出相似的个体，淘汰像 似个体中适应度小的个体，同时群体数量减1。这样有利于维护群体的多 样性，同时有减小了计算量。 算法的有效性我们通过计算仿真得到了验证。最后给出遗传算法对非 均匀介质进行重构的结果，在结论中分析用了遗传算法对非均匀介质进行 重构既存在的问题，给出下一步工作的展望。

关键词： APRGA   二维导体柱   电磁逆散射   方向进化算子   收敛   参数自适应实数遗传算法  

摘要： 从电磁散射的积分方程出发 ,利用点匹配法和脉冲基函数求解电磁散射问题 ,以测量的散射场和计算的散射场的偏差程度为目标函数 ,将待优化变量设置为描述导体柱轮廓的形状函数的傅立叶展开式系数 ,Ai0 ,Ai1…AiN/ 2 ,Bi1,Bi2 …BiN/ 2 ,k =1,2…k ,通过参数自适应实数遗传算法 (APRGA)对待优化变量进行优化 ,使目标函数达到最小值来对自由空间中导体柱族进行电磁成像。证实了APRGA比BRGA有更好的收敛性能和成像精度、更强的抗随机噪声干扰能力。

关键词： 时域逆散射,超宽带,局部成形函数(LSF),成像  

摘要： 本文研究了利用超宽带电磁脉冲对二维金属散射体进行成像算法 ,通过参考LSF算法〔5～ 8〕的基本思想 ,基本克服了Born迭代法在处理金属散射体时理论上的缺陷。并通过对求解大型“病态”线性方程组算法的改进 ,提高了二维金属散射体的时域逆散射成像算法的稳定性和二维金属散射体 (尤其是在存在多个散射体的情况下 )的成像质量。

关键词： 电磁散射   逆散射成像   目标识别   任意形状   导电目标   神经网络  

摘要： 当前大多数电磁散射计算方法均针对特定形状的目标而设计,导致适用面较窄,不便于对任意形状导电目标的电磁散射特性进行分析和研究.针对这一问题,该文从一种可以处理任意形状导电目标电磁散射计算的方法入手,详细讨论了其在面片划分、基函数设计、检验函数选择、广义阻抗矩阵元素计算等方面的处理.由于自由空间格林函数的特性使得在计算广义阻抗矩阵对角线上的自单元项时遇到奇异积分的困难,对此该文分别给出了数值和解析两种求解奇异积分的新方法.

关键词： 电磁成像   电磁散射   电磁逆散射   快速多极子   边界积分方程   遗传算法   渐进波形估计   并行虚拟机  

摘要： 该文采用空域迭代的电磁成像方法,研究其正问题基于边界积分方程的二维目标成像问题,主要是导体和均匀介质目标的成像问题.该文主要采用矩量法求解边界积分方程,而用遗传算法进行优化迭代.为了加速整个电磁成像问题求解的过程,从正问题和逆问题两方面对快速成像算法进行了研究.将快速多极子算法应用到电磁成像问题中,推导了二维均匀介质柱边界积分方程求解中的快速多极子公式,利用快速多极子方法加速了二维导体柱和二维均匀介质柱的电磁成像过程.计算结果表明该方法非常有效,能大大节省计算时间. 对多角度和多频率入射波照射情形下的电磁成像问题,首次采用了渐进波形估计的外推技术加速了正问题的求解,从而提高了整个电磁成像问题求解的过程. 研究了Born近似方法和遗传算法的结合,利用Born近似方法得到较为粗糙的目标信息,用之约束遗传算法中种群个体的范围,从而缩小了成像空间,加快了迭代收敛过程. 在导体柱的成像中,提出了一种区分形状和位置成像的两步成像方法,使得一个优化问题分为两步,每一步都减少了优化目标变量,提高了成像效率. 最后,在Linux系统环境下,利用现有的局域网,架构并行虚拟机(PVM)软件系统,形成了一个并行网络机群,并在此基础上研究了快速多极子的并行算法,并且用并行遗传算法进行了电磁成像求解的初步尝试.

关键词： 逆散射   Borm近似   TE级化   TM极化   二维大地电磁资料   地下电导率  

摘要： 逆散射反演是由已知散射波场反演地下介质中散射体各参数分布的方法 ,本文从这一思想出发 ,针对二维大地电磁资料 ,在BORN近似的前提下 ,提出了一种新的反演地下电导率参数的方法 ,经模型试算与实际资料的反演验证正确 .这一方法特别适于地下无强电性分界面的地区 .

关键词： Born迭代   电磁逆散射   计算效率   对比度   双共轭梯度法   非线性反演   收敛速度   电磁学   非均匀介质  

摘要： 按每次变形 Born迭代 (DBIM)过程中 ,用入射场替代总场使非线性积分方程线性化 ,但线性化对非线性度很高的强散射体时将会带来很大的误差 .为了克服 DBIM的不足 ,本文基于目标区内、外电场积分方程导出反演积分方程 ,在每次迭代过程中 ,利用迭代法和双共轭梯度法求解非线性反演问题 ,利用数值模式匹配方法 (NMM)求解正演问题 .考虑到 NMM解的 z向解析性 ,推导出 z向积分的解析表达式 ,大大减少了计算量 .数值结果表明 ,本文方法与 DBIM相比不仅具有更快的收敛速度 ,而且能反演更高的对比度 .

关键词： 形式参数展开   电磁波逆散射   电磁衍射层析术  

摘要： 该文应用形式参数展开法处理电磁波逆散射问题.在介绍了目前该领域的其他算法,分析了现有的不同重建算法之后,给出了电磁波逆散射模型模拟计算中采用形式参数展开法解决方案的过程.考虑到在实际应用中,不同介质对电磁波的散射和吸收情况是不完全相同的.即使是同一种介质,对不同频率的电磁波也存在着\"色散\"现象.因此,该文在国内外资料调研的基础上,分别针对电介质和人体组织对电磁波吸收散射做了分析.并在此基础上选择了波长适合于人体散射的电磁波来做仿真实验.有效的重建算法离不开复杂度和精度两个标准.研究人员给出了有关的标准,并将它们运用于分析电磁波逆散射模拟计算结果.最后研究人员对该研究工作的技术路线进行了总结和评述.

关键词： 电磁逆散射   二维轴对称电导率分布   阵列信息  

摘要： 本文基于实际工程应用中的阵列感应测井仪 (AIT)的测量信息 ,利用变分玻昂迭代法 (VBIM) ,在非均匀背景介质中来重构和反演地层的电导率剖面 .该方法基于非线性积分方程 ,利用变分方法来建立反演方程 .在反演迭代过程中 ,非均匀背景介质中的格林函数无须更新 ,与变形玻昂迭代法 (DBIM)相比其计算复杂性大大降低 .文中仅利用沿井轴的AIT响应对地层电导率进行反演 ,其结果表明 ,反演结果与真实地层电导率分布吻合的较好 .

关键词： 电磁逆散射   迭代方法   双共轭梯度法   电导率  

摘要： 本文着重阐述采用积分方程的迭代方法并结合双共轭梯度 (BCG)法对低频近场非均匀背景介质中二维轴对称电导率剖面的反演 ,并仅用 z向采集的数据进行目标重建。首先 ,基于待反演目标区内、外的电场积分方程。建立起反演积分方程 ,将积分方程离散化为矩阵方程 ,用迭代方法求解目标区电导率分布。在每次迭代过程中 ,格林函数不断被更新。同时用正则化方法来消除解的不适定性。文中利用不完备的测量数据对复杂的电导率剖面进行了反演。数值模拟结果表明本文方法与文献〔8〕相比 ,且有更快的收敛速度和更高的成象质量。