[發明專利]一種基于電磁波透射系數的未知墻體參數估計方法

有效

• 申請號: 201710447396.8
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107300694B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 李家強;朱江;陳金立;朱艷萍
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于電磁波透射系數的未知墻體參數估計方法，其特征在于，包括：

建立三層介質的墻體模型，第一介質層和第三介質層為空氣，分別位于第二介質層的兩側，第二介質層為墻體，是待測介質層；

將發射天線布置于第一介質層，接收天線布置于第三介質層，發射天線距離第二介質層前表面的距離和接收天線距離第二介質層后表面的距離相等；

發射天線發射電磁波，接收天線接收發射天線所發出的電磁波；

根據電磁波傳播特性推導出振幅衰減系數，具體為電磁波由第一介質層中的發射天線發出，依次穿過第一、第二、第三介質層，最終由第三介質層中的接收天線接收，分別將第一、第二、第三介質層中的總場量用式(1)、(2)、(3)表示如下：

第一介質層總場量

第二介質層總場量

第三介質層總場量

其中E_n代表第一、第二和第三介質層中的電場強度，H_n代表第一、第二和第三介質層中磁場強度，n＝1,2,3；

E_ni代表第一、第二和第三介質層中的入射波振幅，E_nr表第一、第二和第三介質層中的反射波振幅，n＝1,2,3；x、y、z表示三層介質模型的三維空間坐標；d為第二介質層厚度，j為虛數單位；

k₀代表第一介質層和第三介質層中的波數，η₀代表第一介質層和第三介質層中的波阻抗，k，η分別代表第二介質層中的波數和波阻抗，ε_r代表第二介質層中的介電常數和相對介電常數，ε₀代表第一和第三介質層中的介電常數，ε＝ε₀ε_r；ω代表發射信號的角頻率；μ₀為第一介質層和第三介質層中的磁導率、μ為第二介質層中的磁導率，μ＝μ₀；

根據z＝0和z＝d時的邊界條件可得：

E₁|_z＝0＝E₂|_z＝0,H₁|_z＝0＝H₂|_z＝0 (4)

E₂|_z＝d＝E₃|_z＝d,H₂|_z＝d＝H₃|_z＝d (5)

即表示為：

當z＝0時：

當z＝d時：

則透射系數可表示為：

其中：E_1i為第一介質層的入射波場強，E_3t為第三介質層的透射波場強，P、Q為透射系數的實部和虛部；

由此可推算出振幅衰減系數S為：

其中，A_t代表透射波振幅，A_i代表入射波振幅；

計算電磁波的傳播時延，具體為：根據式(12)求出電磁波從發射天線到接收天線的傳播時間t，

其中，c代表電磁波傳播速度，v代表電磁波在墻體中的傳播速度，l代表發射天線到墻體前表面的距離以及接收天線到墻體后表面的距離；

根據振幅衰減系數和電磁波傳播時延估算第二介質層參數，即墻體參數，具體為根據式(13)解方程組求出所述估算的墻體參數值，

2.根據權利要求1所述的一種基于電磁波透射系數的未知墻體參數估計方法，其特征在于：發射天線和接收天線分別距離墻體的前表面和后表面0.07m。