二维导体目标微波成像算法研究

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微波成像是指以微波作为信息载体的一种成像手段,实质属于电磁逆散射问题。由于它既用被成像目标散射的幅度信息,也用它的相位信息,因此也称为微波全息成像。 本文主要是对二维导体目标微波成像的算法作一个初步的探讨:首先从传统的微波成像技术—Newton-Kantorovitch技术入手,着手探讨二维导体目标微波成像的成像机理。然后引入全局优化的搜索方法—遗传算法,由于实数遗传算法直接用实数表示遗传个体,而微波成像算法就是要得出目标的形状函数,形状函数的系数既为待求的变量,具有连续搜索空间,因此本文直接采用实数遗传算法。在频域方式下,正问题用矩量法求解,逆问题采用实数遗传算法,得到频域方式下基于实数遗传算法的微波成像技术。在对微波成像的机理和实数遗传算法的工作机制有了初步了解之后,本文首次提出用时域遗传算法来求解导体目标的成像问题,即用时域有限差分法来求解散射问题,而逆散射问题还是采用实数遗传算法,得到了基于实数遗传算法的全时域的微波成像技术。时域成像技术以超宽带脉冲源作为入射波源,用吸收边界条件来界定计算域,而当采样点远离计算区域时,需要通过近—远场的转换技术把近场等效面上的信息转换到远场,本文采用简单而实用的柱面波外推法作为近—远场的转换方法,收到了较好的效果。当然,时域和频域这两种成像算法的有效性都得到了计算机仿真试验的技术验证,后一种算法还得到了实验检验。 本文的在应用对时域有限差分法的同时,也对其吸收边界条件进行初步研究,提出了一种新的局域吸收边界条件,并通过计算机仿真证明了这种边界条件的有效性。
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