Skip to main content
SUPERVISOR
Abolghasem Zeidaabadi Nezhad,Amir Borji
ابوالقاسم زیدابادی نژاد (استاد راهنما) امیر برجی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hamidreza Siampour Ashkavandi
حمیدرضا صیام پوراشکاوندی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Inverse Scattering of Dielectric and Conducting Objects Based on Nonradiating Subspace Recon struction
Electromagnetic inverse scattering is a problem including of detecting, locating, shape finding, and imaging of the unknown objects by using scattered fields and Maxwell’s equations. There are different methods for solving inverse scattering problems which one may group them under qualitative and quantitative titles. In this thesis, modified suace optimization method (SOM) with sequential quadratic programming (SQP) algorithm, called SQP-SOM, for inverse scattering of dielectric, conducting and mixed objects which are located in different mediums such as free space, inhomogeneous background and stratified media, is proposed as an accurate and fast quantitative reconstruction method, and the effect of nonradiating (NR) current induced on the scatterer, onto renovation process is evaluated. For this, the direct scattering problem for each case is formulated by a proper numerical method such as coupled dipole method (CDM), method of moment (MoM), finite elements-boundary integral (FE-BI) and electric field integral equations (EFIE), and the corresponding external mapping operator has been spectral analyzed by singular value decomposition (SVD) technique to determine the radiating and NR singular vectors. For expanding the induced current space, the coefficients of the NR singular vectors have been dependent on the unknown components of the scatterers with least squares procedure. This analysis is presented for mixture of dielectric and conducting scatterers, and the related equations have been extracted for the first time. For reconstructing the unknown scatterers, the objective function has been constructed based on induced current residue and data scattering mismatch and minimized by SQP. Also, to evaluate the effect of NR current for imaging, the radiating objective function is defined by eliminating of NR part of the induced current. The reconstructed results from SQP-SOM are successful for detecting, locating, shape finding and imaging levels. Comparison with the results of radiating objective function indicates that NR current reconstruction is necessary for accurate imaging of scatterers. Keywords Inverse Scattering, nonradiating (NR) current, SQP-SOM, singular value decomposition (SVD), FE-BI, stratified media, radiating objective function
پراکندگی معکوس امواج الکترومغناطیس، مسئله ای شامل آشکارسازی، مکان یابی، بازیابی شکل، و تصویربرداری از اجسام مجهول، با استفاده از میدان های پراکنده شده و معادلات ماکسول می باشد. برای حل مسائل پراکندگی معکوس روش‌های مختلفی وجود دارد که می توان آن ها را تحت دو عنوان کلی روش‌های کیفی و روش‌های کمّی، دسته بندی نمود. در این پایان نامه، بهبود روش بهینه سازی زیرفضا (SOM)، با استفاده از الگوریتم برنامه ریزی متوالی درجه دوم (SQP)، تحت عنوان SQP-SOM، برای پراکندگی معکوس از اجسام دی‌الکتریک، هادی، و آمیخته، مستقر در محیط های مختلف چون فضای آزاد، پس‌زمینه ناهمگن، و محیط چندلایه، به عنوان یک روش بازیابی کمّی دقیق و سریع ارائه شده، و اثر جریان های غیرتشعشعی (NR) القاشده در پراکنده‌ساز بر فرآیند بازسازی، ارزیابی گردیده است. بدین منظور مسئله پراکندگی مستقیم برای هر مورد با استفاده از یک روش عددی مناسب همچون دوقطبی های تزویج شده (CDM)، روش ممان (MoM)، اجزاء محدود- انتگرال مرزی (FE-BI)، و معادلات انتگرالی میدان الکتریکی (EFIE)، رابطه مند و عملگر نگاشت بیرونی (نگاشت از فضای جریان القایی به فضای میدان پراکنده شده بیرونی) متناظر، برای تعیین بردارهای تشعشعی و NR با استفاده از شیوه تجزیه مقدار تکین (SVD)، تحلیل طیفی شده است. برای بسط فضای برداری جریان القایی، ضرایب متناظر با پایه های NR، با روند کمترین مربعات به مؤلفه های مجهول پراکنده‌ساز ارتباط داده شده است. تحلیل بیان شده در مورد پراکنده‌ساز آمیخته (مخلوط دی‌الکتریک و هادی)، برای اولین بار در این پایان نامه ارائه و روابط مربوط به آن استخراج گردیده است. برای بازسازی پراکنده‌ساز های مجهول، تابع هدف براساس عدم تطابق در جریان های القایی و عدم تطابق در داده های پراکندگی تشکیل، و با استفاده از الگوریتم پیشرفته SQP، کمینه شده است. همچنین برای ارزیابی اثر جریان های NR، تابع هدف تشعشعی با حذف بخش NR جریان القایی، تعریف گردیده است. نتایج بازیابی به دست آمده از روش SQP-SOM، در همه مراحل آشکارسازی، مکان یابی، تعیین شکل و تصویربرداری، موفقیت آمیز بوده است. مقایسه این نتایج با نتایج به دست آمده از تابع هدف تشعشعی نشان می دهد، بازسازی جریان NR، برای تصویر برداری دقیق از پراکنده‌سازها ضروری می باشد. واژه های کلیدی 1- پراکندگی معکوس، 2- جریان غیرتشعشعی (NR)، 3- SQP-SOM، 4- تجزیه مقدار تکین (SVD)، 5- FE-BI، 6- محیط چندلایه، 7- تابع هدف تشعشعی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی