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专利号: 2017104473968
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于电磁波透射系数的未知墙体参数估计方法,其特征在于,包括:建立三层介质的墙体模型,第一介质层和第三介质层为空气,分别位于第二介质层的两侧,第二介质层为墙体,是待测介质层;

将发射天线布置于第一介质层,接收天线布置于第三介质层,发射天线距离第二介质层前表面的距离和接收天线距离第二介质层后表面的距离相等;

发射天线发射电磁波,接收天线接收发射天线所发出的电磁波;

根据电磁波传播特性推导出振幅衰减系数;

计算电磁波的传播时延;

根据振幅衰减系数和电磁波传播时延估算第二介质层参数,即墙体参数。

2.根据权利要求1所述的一种基于电磁波透射系数的未知墙体参数估计方法,其特征在于,所述根据电磁波传播特性推导出振幅衰减系数具体为:电磁波由第一介质层中的发射天线发出,依次穿过第一、第二、第三介质层,最终由第三介质层中的接收天线接收,分别将第一、第二、第三介质层中的总场量用式(1)、(2)、(3)表示如下:第一介质层总场量

第二介质层总场量

第三介质层总场量

其中En代表第一、第二和第三介质层中的电场强度,Hn代表第一、第二和第三介质层中磁场强度,n=1,2,3;

Eni代表第一、第二和第三介质层中的入射波振幅,Enr表第一、第二和第三介质层中的反射波振幅,n=1,2,3;x、y、z表示三层介质模型的三维空间坐标;d为第二介质层厚度,j为虚数单位;

k0代表第一介质层和第三介质层中的波数,η0代表第一介质层和第三介质层中的波阻抗, k,η分别代表第二介质层中的波数和波阻抗,εr代表第二介质层中的介电常数和相对介电常数,ε0代表第一和第三介质层中的介电常数,ε=ε0εr;ω代表发射信号的角频率;μ0为第一介质层和第三介质层中的磁导率、μ为第二介质层中的磁导率,μ=μ0;

根据z=0和z=d时的边界条件可得:

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)即表示为:

当z=0时:

当z=d时:

则透射系数可表示为:

其中:E1i为第一介质层的入射波场强,E3t为第三介质层的透射波场强,P、Q为透射系数的实部和虚部;

由此可推算出振幅衰减系数S为:

其中,At代表透射波振幅,Ai代表入射波振幅。

3.根据权利要求1所述的一种基于电磁波透射系数的未知墙体参数估计方法,其特征在于,计算电磁波的传播时延具体为:根据式(12)求出电磁波从发射天线到接收天线的传播时间t,其中,c代表电磁波传播速度,v代表电磁波在墙体中的传播速度,l代表发射天线到墙体前表面的距离以及接收天线到墙体后表面的距离。

4.根据权利要求1所述的一种基于电磁波透射系数的未知墙体参数估计方法,其特征在于,根据振幅衰减系数和电磁波传播时延估算第二介质层参数具体为:根据式(13)解方程组求出所述估算的墙体参数值,

5.根据权利要求1所述的一种基于电磁波透射系数的未知墙体参数估计方法,其特征在于:所述第一介质层和第三介质层为空气,第二介质层为墙体。

6.根据权利要求5所述的一种基于电磁波透射系数的未知墙体参数估计方法,其特征在于:发射天线和接收天线分别距离墙体的前表面和后表面0.07m。