一種電磁波穿透介質板的傳播時延的計算方法
【專利摘要】本發明公開了一種電磁波穿透介質板的傳播時延的計算方法，當電磁波斜透射到介質板上時，將電磁波的傳播路徑分為三段，分別是在介質板兩側傳播的路徑和在介質板中傳播的路徑。由于介質板兩側的媒質環境是相同的，因此電磁波入射到介質板表面時的入射角和透射出介質板時的折射角是相等的，據此建立一個關于電磁波在介質板中傳播路徑的橫向長度的一元四次方程，通過求解該方程，獲得電磁波在介質板中傳播路徑的橫向長度，進而計算獲得電磁波穿透介質板的總的傳播路徑和總傳播時延。該方法避免了傳統的二維搜索或求解二元四次方程組的時延計算方法，大大降低了運算量，適用于表層穿透雷達探測時對目標的實時定位和高分辨成像處理。
【專利說明】一種電磁波穿透介質板的傳播時延的計算方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于表層穿透雷達探測成像【技術領域】，具體涉及一種電磁波穿透介質板的傳播時延的計算方法。
【背景技術】
[0002]表層穿透雷達是一種有效的無損探測技術。它通過空域掃描向探測區域發射電磁波并接收散射回波，可實現對表層遮蔽區域內部的成像處理，獲得未知區域中的隱蔽目標參數，即目標分布信息和散射強度信息，有效應用于墻體后人員探測、廢墟中人員定位等多種場合。
[0003]表層穿透雷達的定位和成像方法有多種，其中關鍵的一個處理步驟便是對電磁波傳播時延的計算。根據傳播時延，即可進行后續的空間定位和高分辨成像處理。對探測區域中的每一網格位置(xb，zb)，根據探測掃描場景分別計算各測點對應的發射天線Xt和接收天線Xr到成像點(Xb，Zb)的電磁波單程傳播時延。
[0004]計算電磁波穿透單層分界面傳播的時延值，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: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]計算電磁波穿透兩`層分界面傳播時延值，傳統的計算方法是通過兩維搜索獲得單程傳播時延的極小值，即
【權利要求】
1.一種電磁波穿透介質板的傳播時延的計算方法，其特征在于，電磁波從介質板一側的發射點A開始傳播，入射到介質板表面的C點，折射波在介質板里傳播一段距離后從介質板另一側表面的D點折射出去，再傳播一段距離后到達介質板另一側的接收點B ; ε i為介質板兩側環境中的相對介電常數，ε 2為介質板中的相對介電常數，d為介質板的厚度，將介質板的一個表面定義為z=0, z表示縱坐標,Xa為A點的橫坐標，Za為A點的縱坐標，Xb為B點的橫坐標，Zb為B點的縱坐標； 電磁波從A點到B點的傳播時延計算方法包括以下步驟: O計算電磁波在介質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根和負根后的解:
2.根據權利要求1所述的電磁波穿透介質板的傳播時延的計算方法，其特征在于，介質板兩側環境為空氣，即^為I。
3.根據權利要求1所述的電磁波穿透介質板的傳播時延的計算方法，其特征在于，所述介質板為墻體、水泥板或木板。
【文檔編號】G01S7/02GK103869289SQ201410081851
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】雷文太 申請人:中南大學