一種電磁波穿透介質(zhì)板的傳播時(shí)延的計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電磁波穿透介質(zhì)板的傳播時(shí)延的計(jì)算方法，當(dāng)電磁波斜透射到介質(zhì)板上時(shí)，將電磁波的傳播路徑分為三段，分別是在介質(zhì)板兩側(cè)傳播的路徑和在介質(zhì)板中傳播的路徑。由于介質(zhì)板兩側(cè)的媒質(zhì)環(huán)境是相同的，因此電磁波入射到介質(zhì)板表面時(shí)的入射角和透射出介質(zhì)板時(shí)的折射角是相等的，據(jù)此建立一個(gè)關(guān)于電磁波在介質(zhì)板中傳播路徑的橫向長(zhǎng)度的一元四次方程，通過(guò)求解該方程，獲得電磁波在介質(zhì)板中傳播路徑的橫向長(zhǎng)度，進(jìn)而計(jì)算獲得電磁波穿透介質(zhì)板的總的傳播路徑和總傳播時(shí)延。該方法避免了傳統(tǒng)的二維搜索或求解二元四次方程組的時(shí)延計(jì)算方法，大大降低了運(yùn)算量，適用于表層穿透雷達(dá)探測(cè)時(shí)對(duì)目標(biāo)的實(shí)時(shí)定位和高分辨成像處理。
【專利說(shuō)明】一種電磁波穿透介質(zhì)板的傳播時(shí)延的計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于表層穿透雷達(dá)探測(cè)成像【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種電磁波穿透介質(zhì)板的傳播時(shí)延的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]表層穿透雷達(dá)是一種有效的無(wú)損探測(cè)技術(shù)。它通過(guò)空域掃描向探測(cè)區(qū)域發(fā)射電磁波并接收散射回波，可實(shí)現(xiàn)對(duì)表層遮蔽區(qū)域內(nèi)部的成像處理，獲得未知區(qū)域中的隱蔽目標(biāo)參數(shù)，即目標(biāo)分布信息和散射強(qiáng)度信息，有效應(yīng)用于墻體后人員探測(cè)、廢墟中人員定位等多種場(chǎng)合。
[0003]表層穿透雷達(dá)的定位和成像方法有多種，其中關(guān)鍵的一個(gè)處理步驟便是對(duì)電磁波傳播時(shí)延的計(jì)算。根據(jù)傳播時(shí)延，即可進(jìn)行后續(xù)的空間定位和高分辨成像處理。對(duì)探測(cè)區(qū)域中的每一網(wǎng)格位置(xb，zb)，根據(jù)探測(cè)掃描場(chǎng)景分別計(jì)算各測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的發(fā)射天線Xt和接收天線Xr到成像點(diǎn)(Xb，Zb)的電磁波單程傳播時(shí)延。
[0004]計(jì)算電磁波穿透單層分界面?zhèn)鞑サ臅r(shí)延值，常用的方法有搜索法、線性近似法[參考文:E.M.Johansson, J.E.Mast, Three dimensional ground penetratingradar imaging using a synthetic aperture time-domain focusing, in:Proceedingsof the SPIE Conference on Advanced Microwave and Millimeter WaveDetectors, 2275，1994, pp.205 - 214.】和雙曲線波前近似法【參考文獻(xiàn):Rappaport, C.，Anovel, non-1terative, analytic method to find the surface refraction point forair-coupled ground penetrating radar,Proceedings of the5th European Conferenceon Antennas and Propagation (EUCAP), 1786 - 1789,2011】。
[0005]計(jì)算電磁波穿透兩`層分界面?zhèn)鞑r(shí)延值，傳統(tǒng)的計(jì)算方法是通過(guò)兩維搜索獲得單程傳播時(shí)延的極小值，即
【權(quán)利要求】
1.一種電磁波穿透介質(zhì)板的傳播時(shí)延的計(jì)算方法，其特征在于，電磁波從介質(zhì)板一側(cè)的發(fā)射點(diǎn)A開始傳播，入射到介質(zhì)板表面的C點(diǎn)，折射波在介質(zhì)板里傳播一段距離后從介質(zhì)板另一側(cè)表面的D點(diǎn)折射出去，再傳播一段距離后到達(dá)介質(zhì)板另一側(cè)的接收點(diǎn)B ; ε i為介質(zhì)板兩側(cè)環(huán)境中的相對(duì)介電常數(shù)，ε 2為介質(zhì)板中的相對(duì)介電常數(shù)，d為介質(zhì)板的厚度，將介質(zhì)板的一個(gè)表面定義為z=0, z表示縱坐標(biāo),Xa為A點(diǎn)的橫坐標(biāo)，Za為A點(diǎn)的縱坐標(biāo)，Xb為B點(diǎn)的橫坐標(biāo)，Zb為B點(diǎn)的縱坐標(biāo)； 電磁波從A點(diǎn)到B點(diǎn)的傳播時(shí)延計(jì)算方法包括以下步驟: O計(jì)算電磁波在介質(zhì)板中傳播路徑的橫向距離Ini ; Iffl為求解以下一元四次方程再舍棄復(fù)根和負(fù)根后的解:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波穿透介質(zhì)板的傳播時(shí)延的計(jì)算方法，其特征在于，介質(zhì)板兩側(cè)環(huán)境為空氣，即^為I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波穿透介質(zhì)板的傳播時(shí)延的計(jì)算方法，其特征在于，所述介質(zhì)板為墻體、水泥板或木板。
【文檔編號(hào)】G01S7/02GK103869289SQ201410081851
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】雷文太 申請(qǐng)人:中南大學(xué)