介质圆柱的单站微波成像方法

刘 昆 郭在华

(成都信息工程学院电子工程学院,中国气象局大气探测重点实验室,四川 成都 610225)

1.引 言

由于电磁逆散射在目标识别、无损探伤、生物医学成像、地震学、探地雷达等领域的应用价值,近二十年来引起了电磁理论工作者的广泛重视,人们提出了一系列的算法[1-3],并在很多领域得到广泛应用。这些方法,多数是在频域解决电磁散射问题,而且为了得到整个形状的信息,常常需要采用多站发射和多站接收的方法[4-5],其中有学者也讨论了基于宽带信号的成像,但是仍然是基于多站进行成像[5]。众所周知,单频或窄带信号携带信息量有限,与此同时,通过多站可以采集到关于成像目标形状、特性参数等方面丰富的信息,因此导致了这种情况之下,进行多站采集信息的必要性;而宽带或超宽带信号对一些特定目标,如二维凸多边形的导体来说,多站采集在获得关于目标特性丰富信息的同时,也带来了大量的冗余信息。通过文献[3]的仿真实验,对于二维凸多边形导体目标,在超宽带信号下,使用单站进行成像是可行的。

从电磁场的波动方程出发,以时域脉冲作为信号源,其中包含丰富的频域信息,以期获得介质圆柱目标成像。在求解正问题时,通过时域有限差分方法(FDTD)来获得目标的散射场仿真值。同时,本文将讨论二维重构问题的两种模式:TM模式—入射电场平行于柱面的轴向方向;TE模式—入射磁场平行于柱面的轴向方向。

逆散射问题本质上是一个非线性、病态解问题[7-8]。……