关键词： 电磁波逆散射成像   有限时域数值算法   回波信号  

摘要： 电磁波逆散射成像是一种无损无接触式的探测手段,其研究对象是位于地下某区域内的未知物体。基于有限时域数值算法,可获得该区域的外部场的数据,利用回波信号反演未知物体的信息。研究表明:1)地下介质的相对介电常数的增加会减小电磁波在介质中的波速,从而导致双曲线顶点垂直坐标的增大,但不会改变双曲线曲率半径;2)地下介质的电导率的增加会使电磁波在介质内的传播损耗变大,大大减弱双曲线能量强度;3)散射体埋深深度的增加导致双曲线的垂直坐标变大,并且使双曲线曲率半径变大;4)散射体半径的增大使双曲线垂直坐标变小,双曲线曲率半径变大。本文基于电磁波逆散射成像技术的地下目标探测研究对回波信号系统分析,具有良好的指导作用。

关键词： 逆散射成像   数学模拟   电阻率反演   优化算法  

摘要： 电磁逆散射成像问题在实际中具有广泛的应用，其研究和开发利用具有广阔的远景.介电常数和电阻率都反映物质电特性的本构参数，并且介电常数和电阻率的反演都属于逆散射问题.由于介电常数和电阻率对逆散射的特性不尽相同，因此对逆散射研究通常将这两类参数分开处理，\n 本研究主要内容包括：⑴针对电阻率的反演，研究了三维直流电阻率反演成像问题.为实现三维直流电阻率反演，把原问题的控制方程模型转化为带有邻近项的无约束优化模型.根据共轭条件推导出一个新的谱共轭梯度法，证明了该算法的全局收敛性和正则性.在数值实验中，新提的算法与其他文献里的FR和PRP共轭梯度法及非精确高斯-牛顿法对比，实验结果验证了算法的有效性。⑵针对介电常数的反演，研究了电磁波逆散射成像问题.首先，将对比源扩展波恩(CSEB)模型，通过矩阵运算变换化简得到一个简化的对比源扩展波恩(S-CSEB)模型，模型简化的部分在计算复杂度方面由O（N3)减少到O(N2)，其中N为目标区间被剖分的个数。其次，提出了一个修正的子空间优化算法来求解S-CSEB模型，数值结果表明修正的子空间优化算法的有效性和可行性。

关键词： 遗传算法   电磁散射   时域有限差分法   线性滤波  

摘要： 本文采用时域有限差分方法（FDTD）和遗传算法（GA）分别研究了电磁散射的正问题和逆问题。\n 1966年Yee首先引进了时域有限差分（FDTD）方法计算目标的散射近场，近几年FDTD得到广泛的发展，是解决电磁问题的全波、动态、有效的工具。同时也发展了许多扩充、修正、优化。Berenger提出的理想匹配层（PML）可以允许大频带宽的FDTD网格截断，为FDTD的发展提供了更为广阔的应用前景。\n 本文在正问题的研究中，用线性滤波方法产生符合高斯谱分布的随机粗糙面。并且基于二维空间中FDTD方法的基本原理，系统地分析了时谐场源激励下一维粗糙面及其与二维目标的复合散射特性，包括一维单层粗糙面的散射、一维分层粗糙面的散射、一维单层粗糙面与二维目标以及一维分层粗糙面与二维目标的复合散射问题；编程计算了上述模型在不同入射角度双站散射情况下的雷达散射系数。研究过程中，引进高斯窗函数对入射波进行权重处理，减少粗糙面两端的人为反射。粗糙面将计算区域分为两个开放的半空间。最终将 FDTD的计算结果进行 Monte Carlo平均，并与Lumerical FDTD Solutions商业软件的结果进行了比较，结果具有很好的一致性。\n 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。\n 遗传算法是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；本文在逆问题的研究中，首先通过 FDTD方法模拟电场 E的采样，然后利用遗传算法实现了稀疏分布的弱散射体的成像，计算区域为封闭的矩形空间。成像结果与 FDTD模拟的结果基本吻合。

关键词： 太赫兹   雷达成像   层析成像   全息成像   电磁逆散射   成像算法  

摘要： 雷达成像是太赫兹常用的成像方法之一,主要应用于以电子学为基础的太赫兹低频段。随着太赫兹成像研究从太赫兹两端向中心频段的迈进,雷达成像方法是否适用于整个太赫兹频段?相对于层析成像和全息成像等其它在太赫兹频段常用的成像方法,雷达成像在哪些太赫兹成像场景具有优势?这些问题成为制约太赫兹雷达成像发展的瓶颈。迫切需要加强在太赫兹雷达成像机理和太赫兹雷达成像新体制、新算法上的研究。基于以上研究思路,本文的工作如下:（1）开展了雷达、层析和全息的成像机理研究。从电磁逆散射成像问题出发,在目标回波信号数学模型层面和电磁逆散射层面上,分别研究雷达成像、层析成像和全息成像之间的联系。为三种成像方法在太赫兹频段开展体制、架构和算法的创新,提供了新的视角。首先,讨论了雷达、层析和全息三种成像方法在电磁逆散射问题求解层面上的相似性。其次,讨论了三种成像方法在目标回波信号数学模型层面上的相似性。最后,讨论了雷达、层析和全息成像在对象上的区别。（2）开展了基于合成孔径概念的太赫兹雷达成像研究。首先,分析了太赫兹前端非线性效应对雷达成像的影响,给出了太赫兹前端非线性的测量和数字补偿方法。然后,针对太赫兹目标散射特性,提出一种具有更高效率和广泛实用性的“多视非相干叠加”算法。最后,通过0.14THz雷达成像实验对“多视非相干叠加”算法进行了验证,获得了典型目标的影像结果。（3）开展了基于层析概念的太赫兹雷达成像研究。首先,介绍了多普勒雷达层析成像原理,并针对该实验系统设计了两种成像算法。其次,将多普勒雷达层析技术与太赫兹雷达技术相结合,在0.67THz频段构建了基于多普勒层析的太赫兹雷达成像系统。最后,通过实验验证了太赫兹多普勒雷达层析成像体制和算法的有效性,并对实验进行了分析。（4）开展了基于全息概念的太赫兹雷达成像研究。首先,介绍了太赫兹雷达全息成像原理,及在人体安检等领域的应用前景。其次,提出了一种基于距离多普勒的全息雷达成像方法,并将距离多普勒域算法同时域算法、波数域算法进行了比较。最后,利用0.14THz实测回波数据给出了典型目标在三种算法下的成像结果,验证了距离多普勒域成像算法的快速成像能力。

摘要： 2016年电磁散射与逆散射学术交流会拟于2016年10月28～30日在江苏省镇江市召开。本次会议由中国电子学会天线分会电磁散射与逆散射学组和电磁散射重点实验室联合主办,江苏大学计算机科学与通信工程学院协办。这次会议将为国内电磁散射与逆散射领域的专家学者展现最新成果、讨论该领域最新发展动态提供平台。会议包括大会特邀报告和专题讨论会,不编印论文集,仅发送论文集光盘。竭诚欢迎全国电磁散射与逆散射研究领域专家、学者及研究人员积极参加。

摘要： 2016年电磁散射与逆散射学术交流会拟于2016年10月28～30日在江苏省镇江市召开。本次会议由中国电子学会天线分会电磁散射与逆散射学组和电磁散射重点实验室联合主办，江苏大学计算机科学与通信工程学院协办。这次会议将为国内电磁散射与逆散射领域的专家学者展现最新成果、讨论该领域最新发展动态提供平台。会议包括大会特邀报告和专题讨论会，不编印论文集，仅发送论文集光盘。竭诚欢迎全国电磁散射与逆散射研究领域专家、学者及研究人员积极参加。

摘要： 2016年电磁散射与逆散射学术交流会拟于2016年10月28～30日在江苏省镇江市召开。本次会议由中国电子学会天线分会电磁散射与逆散射学组和电磁散射重点实验室联合主办,江苏大学计算机科学与通信工程学院协办。这次会议将为国内电磁散射与逆散射领域的专家学者展现最新成果、讨论该领域最新发展动态提供平台。会议包括大会特邀报告和专题讨论会，不编印论文集，仅发送论文集光盘。竭诚欢迎全国电磁散射与逆散射研究领域专家、学者及研究人员积极参加。

关键词： 电磁逆散射   德鲁色散媒质   正则化   时域有限差分法   共轭梯度法  

摘要： 德鲁(Drude)经验模型常用于描述等离子体、金属等媒质的电色散特性.利用宽带的时域测量数据直接反演电参数,相比单频(频域)技术而言,具有信息量大、成像分辨率高的优势.时域直接反演色散媒质电参数的主要困难在于它们是频率相关的.为了克服该困难,本文提出了一种时域电磁(EM)逆散射新技术:转而同时反演德鲁模型的4类频率无关的模型参数.该技术的主要环节为:(1)描述为含正则化项的约束最小化问题;(2)转化为无约束最小化问题;(3)解析导出梯度;(4)分别利用时域有限差分(FDTD)法、共轭梯度(CG)法迭代求解正演、反演子问题.在一维(1-D)、二维(2-D)两个数值算例中,所需的测量数据也由FDTD仿真值代替,并加入了加性高斯白噪声(AWGN).反演结果初步证实了该技术的性能.

关键词： 电磁波   反问题   Maxwell方程组   直接抽样法  

摘要： 本文所要研究的是一类逆电磁散射问题:利用电场的近场数据重构非均匀介质所在的区域?.此逆电磁散射问题是个非线性且不适定的问题,虽然使用迭代算法能对目标成像,但运算复杂,计算量大,代价高,本文介绍一种直接抽样方法,基本思想是基于Maxwell方程组等价的积分表达式,通过对散射场和基本解性质的分析构造出一个指示函数Ψ(x),使得Ψ(xp)≈1的采样点xp被认为是属于区域?,从而实现对目标区域?的重构.此方法的关键是构造一个指示函数,指示函数里只需要计算采样点上的基本解与测量散射场Es的内积.之后对指示函数性质进行简要分析.