شده­ی زمانی در محیط زمینه­ تصادفی پیوسته نوع اول و دوم پرداخته خواهد شد. همچنین دو تکنیک­ DORT و TR-MUSIC که روش­های تصویربرداری با وضوح بالا برای تشخیص و مکان­یابی اهداف پنهان شده در محیط­های همگن و ناهمگن می­باشند، را از پایه معرفی نموده، آن را در آزمایشگاه عددی FDTD کد نویسی و پیاده­سازی کرده و پارامترهای مؤثر در کارایی این تکنیک­ها را ارزیابی می­نماییم. عملکرد این دو تکنیک در تصویربرداری مایکروویو در یک محیط ناهمگن تصادفی شامل پراکنده کننده­های نقطه­ای نشان داده شده است. محیط ناهمگن تصادفی درنظرگرفته شده بر اساس تغییرات مکانی نفوذپذیری خاک می­باشد. اثر پارامترهای یک محیط ناهمگن تصادفی بر روی مقادیر ویژه و بردارهای ویژه­ی اپراتور معکوس زمانی برای دو هدف نزدیک به هم مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در ادامه، به مسأله­ تصویربرداری ماکروویوی با بهره گرفتن از تکنیک TR-MUSIC در حالت کلی، جنبه­ی ویژه و کاربردی­اش را اضافه نموده و آن را به سوی مسأله­ «تصویربرداری از پشت دیوار» هدایت می­نماییم. اثرات پلاریزاسیون با بهره گرفتن از این تکنیک در این مثال کاربردی مورد شبیه سازی و تحلیل قرار می­گیرد، همچنین در این راستا نشان داده می­شود که این تکنیک حتی برای حالتی که دیوار دارای تلفات شدید باشد، نتایج قابل قبولی را بدست می­دهد. در نهایت به ردیابی هدف در پشت دیوار با بهره گرفتن از تکنیک TR-MUSIC پرداخته خواهد شد.
واژه‌های کلیدی
تصویربرداری ماکروویو، تکنیک­های DORT و TR-MUSIC، محیط تصادفی پیوسته، پلاریزاسیون، موقعیت­یابی هدف از پشت دیوار.
فهرست مطالب
فصل 1 مقدمه 1
1-1 تصویربرداری الکترومغناطیس 2
1-2 تصویربرداری ماکروویو 3
1-3 مروری بر پیشینه­ی تکنیک­های Time-Reversal 5
1-4 دور نمای پایان نامه 6
فصل 2: تکنیک معکوس زمانی وضوح بالا 8
2-1 مقدمه 9
2-2 Time-Reversal 9
2-3 تئوری Time-Reversal 12
2-4 معرفی آزمایشگاه عددی برای پیاده سازی Time-Reversal 13
2-5 مدل­های محیط تصادفی 14
2-6 تنظیم محاسباتی 16
2-7 نتایج عددی 16
2-7-1 اثرات محیط تصادفی گسسته 17
2-7-2 اثرات محیط آماری مرتبه­ی اول 19
2-7-3 اثرات محیط آماری مرتبه­ی دوم 19
فصل 3: تصویربرداری با تحلیل عملگر وارون زمانی 21
3-1 مقدمه 22
3-2 تجزیه­ی ماتریس عملگر زمانی 25
3-3 روش DORT 29
3-3-1 شبیه سازی DORT 30 3-4 روش TR-MUSIC 35
3-5 نتایج شبیه سازی در محیط­های تصادفی 41
3-5-1 اثرات محیط آماری مرتبه­ی اول 41
3-5-2 اثرات محیط آماری مرتبه­ی دوم 42
فصل 4: تصویربرداری در حضور مانع 46
4-1 مقدمه 47
4-2 بررسی اثر پلاریزاسیون در وضوح تصویر 47
4-2-1 بررسی مد 48
4-2-2 بررسی مد 49
4-3 تأثیر دیوار بتن مسلح و پارتیشن­بندی در داخل اتاق بر TWI 53
4-3-1 تأثیر دیوار بتن مسلح 53
4-3-2 تأثیر دیوار بتن مسلح و پارتیشن بر TWI 55
4-4 ردیابی اهداف متحرک در پشت دیوار 55
4-5 نتیجه­گیری 59
4-6 تحقیقات آینده 60
مراجع 62
فهرست شکل ها
شکل (1-1) هندسه­ی MWT 4
شکل (2-1) مرحله­ی forward propagation 11
شکل (2-2) مرحله­ی backpropagation 11
شکل (2-3) شبکه­ی سه بعدی FDTD در الگریتم Yee 13
شکل (2-4) لایه­های CPML استفاده شده در FDTD سه بعدی 14
شکل (2-5) الف- محیط همگن با ( ). ب- محیط ناهمگن ( ). ت- محیط ناهمگن ( ). ث- محیط ناهمگن ( ) 17
شکل (2-6) مشتق اول پالس BH در: الف- حوزه­ زمان، ب- حوزه­ فرکانس 18
شکل (2-7) الف- محیط همگن. ب) محیط با دیواره­های PEC 18
شکل (2-8) شکل موج سیگنال­های متمرکز شده در نقطه­ی منبع برای محیط آماری نوع اول 19
شکل (2-9) شکل موج سیگنال­های متمرکز شده در نقطه­ی منبع برای محیط آماری نوع دوم 20
شکل (3-1) عمل DORT 23
شکل (3-2) شمایل کلی بدست آوردن و بردار گردشی (در حالت نادیده گرفتن پراکندگی چندگانه بین پراکندکنندگان) 26
شکل (3-3) برای پراکنده کننده­های نقطه­ای و کاملا مجزا، هر مقدار ویژه غیر صفر و بردار ویژه متناظر با آن در عملگر TRO به یک پراکنده کننده­ خاص در محیط مربوط می­شود. به عبارتی هر بردار ویژه با بردار گردشی که پراکنده کننده را به آرایه آنتن وصل می­ کند، متناسب می­باشد 30
شکل (3-4) الف- مقادیر ویژه بر حسب فرکانس. ب- کلیه­ی مقادیر ویژه در فرکانس 1GHz 32
شکل (3-5) الف- تمرکز بر روی اولین پراکنده کننده. ب- تمرکز بر روی دومین پراکنده کننده. پ- تمرکز بر روی هر دو پراکنده کننده 33
شکل (3-6) الف- نگارش تصویر با بهره گرفتن از بردار ویژه اول. ب- نگارش تصویر با بهره گرفتن از بردار ویژه دوم 34 شکل (3-7) نگارش تصویر یک جسم گسترده با بهره گرفتن از عمل DORT 34
شکل (3-8) حالت­های کاملا مجزا برای دو پراکنده گر با N=3. الف- کاملاً مجزا: هر بردار ویژه متناسب با یک بردار تابع. ب- غیر مجزا: بردارهای ویژه متناسب با جمع جبری چند بردار تابع گرین در فضای سیگنال می­باشد 35
شکل (3-9) نحوه­ی قرار گرفتن پراکنده کننده­های استوانه­ای در محیط همراه با آنتن­های آرایه وارون زمانی در حالت پراکنده کننده ­ای کاملاً مجزا 38
شکل (3-10) الف- مکان­یابی جسم با بهره گرفتن از روش TR-MUSIC در فرکانس مرکزی . ب- مکان­یابی جسم با بهره گرفتن از روش TR-MUSIC برای کلیه­ی فرکانس­ها 38
شکل (3-11) مکان­یابی جسم در روش TR-MUSIC در فرکانس 1GHz. ب- مکان­یابی جسم در روش TR-MUSIC در فرکانس 2GHz 39
شکل (3-12) مکان­یابی جسم­ها با بهره گرفتن از TR-MUSIC برای حالت غیر مجزا بودن پراکنده کنندگان دیگر در مجموع همه­ی فرکانس­ها 40
شکل (3-13) نگارش تصویر یک جسم گسترده با بهره گرفتن از عمل TR-MUSIC 40
شکل (3-14) نحوه­ی قرار گرفتن پراکنده کننده­ها در محیط ناهمگن تصادفی با گذر دهی میانگین
41
شکل (3-15) نگارش تصویر با بهره گرفتن از TD-DORT، و برای مقدار ثابت . الف- ، ب- ، پ- 42
شکل (3-16) نگارش تصویر با بهره گرفتن از TD-MUSIC، برای مقدار ثابت الف- ، ب- ، پ- 43
شکل (3-17) نگارش تصویر با بهره گرفتن از TD-MUSIC، برای مقدار ثابت الف- ، ب- ، پ- 44
شکل (3-18) نگارش تصویر با بهره گرفتن از TD-MUSIC، برای مقدار ثابت الف- ، ب- ، پ- 45
شکل (4-1) هندسه مسأله TWL 48
شکل (4-2) تصاویر بدست آمده الف- با روش DORT. ب- یا روش TR-MUSIC 50
شکل (4-3) تصاویر بدست آمده با بهره گرفتن از روش DORT الف- برای cross-pol، ب- برای co-pol، پ- برای fully-polarimetric 51
شکل (4-4) تصاویر استخراج شده با بهره گرفتن از تکنیک TR-MUSIC الف- برای cross-pol، ب- برای co-pol، پ- برای fully-polarimetric 52
شکل (4-5) مقطع دیوار بتن مسلح 53