基于FDTD法的粮仓异物电磁探测仿真技术研究
发布时间：2021-04-25 10:23
粮食是我们生存必不可少的资源，粮食问题是关乎国计民生的大问题。粮食的数量、质量和安全不仅能够直接影响到自己国家的政治稳定、经济的快速发展和社会的和谐稳定，还能对世界其他国家造成影响。我国的储粮具有分布广、数量大、存储周期长的特点，这使国家的粮食安全问题成为一个突出的问题。真实可靠的粮食储量是粮食安全问题的重要组成部分，实时准确的把握粮食的存储数量是我国处理国内和国际问题的重要支撑。因此，国家把粮食库存数量作为粮食生产和宏观调控的基础，粮食储量的监测问题也受到了国家粮食部门的高度重视。为了避免粮食库存管理中出现弄虚作假等违法乱纪现象，国家每年都会进行储粮数量的清仓排查。目前，我国共有30000多个粮库，每年的清仓查库都需要耗费大量的人力、物力和财力，因此，亟待开展粮仓储量无损核查的研究工作。本文采用电磁波探测技术，对粮仓中的异物探测展开了一系列研究工作。首先阐述了探地雷达的工作原理、性能参数、数据格式，简单介绍了探地雷达应用于粮仓探测的几种探测方法；接着探讨了时域有限差分法（FDTD）的计算原理、迭代方法、数值稳定性和边界条件；然后基于Matlab实现了电磁波的FDTD仿真，并通过构建不...
【文章来源】：河南工业大学河南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 粮仓异物的检测技术研究现状
1.3 电磁波检测技术的发展现状及特点
1.3.1 发展现状
1.3.2 特点
1.4 本文的主要研究内容
2 电磁探测基本原理
2.1 探地雷达
2.1.1 探地雷达的发展史
2.1.2 探地雷达的特点与能力
2.1.3 探地雷达的工作原理
2.1.4 探地雷达的应用
2.2 探仓雷达探测原理
2.2.1 探仓雷达系统的组成和工作原理
2.2.2 探仓雷达性能分析
2.2.3 探仓雷达的数据形式
2.2.4 探仓雷达测量方法
3 电磁波探测的 FDTD 仿真实现
3.1 FDTD 的发展及应用
3.1.1 FDTD 的发展历史
3.1.2 时域有限差分方法（FDTD）的应用
3.2 麦克斯韦方程及其 FDTD 形式
3.2.1 麦克斯韦方程和 Yee 元胞
3.2.2 直角坐标系中的 FDTD 方法
3.3 数值稳定性
3.3.1 时间离散间隔的稳定性要求
3.3.2 Courant 稳定性条件
3.3.3 数值色散对空间离散间隔的要求
3.4 吸收边界条件
3.5 FDTD 中常用的激励源
3.6 仿真模型
3.7 仿真结果
4 粮仓仓内环境的电磁仿真分析
4.1 探地雷达仿真软件 GprMax
4.1.1 GprMax 简介
4.1.2 GprMax 仿真软件的启动
4.1.3 GprMax 仿真软件的输入文件方法和格式
4.2 粮仓仿真模型
4.3 仿真结果及分析
4.3.1 平房仓
4.3.2 浅圆仓
5 总结和展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]路用探地雷达的工程应用[J]. 崔阿李. 工程勘察. 2009(08)
[2]我国探地雷达的应用现状及展望[J]. 谢昭晖,李金铭. 工程勘察. 2007(11)
[3]探地雷达检测公路结构层隐含裂缝实用方法研究[J]. 卢成明,秦臻,朱海龙,李修忠. 地球物理学报. 2007(05)
[4]探地雷达应用概述[J]. 李嘉,郭成超,王复明,张景伟. 地球物理学进展. 2007(02)
[5]盾构隧道壁后注浆的探地雷达探测模拟试验[J]. 黄宏伟,杜军,谢雄耀. 岩土工程学报. 2007(02)
[6]探地雷达在高速公路沥青路面施工质量检测中的应用[J]. 李想堂,王端宜,张肖宁,杨刚. 中外公路. 2007(01)
[7]介电常数的概念研究[J]. 武岳山,于利亚. 现代电子技术. 2007(02)
[8]参数选取对探地雷达厚度检测的影响[J]. 康省桢. 筑路机械与施工机械化. 2007(01)
[9]时域有限差分法（FDTD）模拟探地雷达极化测量[J]. 仝传雪,刘四新,王春辉. 吉林大学学报(地球科学版). 2006(S1)
[10]非均匀空间采样下的表层穿透雷达逆时偏移成像算法[J]. 雷文太,黄春琳,粟毅. 工程地球物理学报. 2006(03)
博士论文
[1]车载探地雷达系统的开发及其应用实验研究[D]. 许献磊.中国矿业大学（北京） 2013
[2]SAR-GMTI雷达干扰技术研究[D]. 朱燕.西安电子科技大学 2012
[3]可调谐电磁超介质的设计及特性研究[D]. 李天倩.电子科技大学 2012
[4]隐藏目标时域多信道探测系统新技术研究[D]. 杨德强.电子科技大学 2012
[5]调频连续波探地雷达关键技术研究[D]. 冯宏.长安大学 2012
[6]大型平房仓储粮水分分布的电磁波检测理论与方法研究[D]. 廉飞宇.上海大学 2012
[7]天基AMTI雷达信号处理若干关键技术研究[D]. 汤春林.电子科技大学 2012
[8]载波调制混沌雷达信号理论研究[D]. 谢绍斌.电子科技大学 2012
[9]探地雷达干扰抑制及波速估计问题的研究[D]. 李廷军.电子科技大学 2009
[10]时域有限差分法中的不均匀性问题研究[D]. 王林年.西安电子科技大学 2008
硕士论文
[1]超宽带探地雷达浅层目标探测技术研究[D]. 梁可尊.华南理工大学 2013
[2]小波联合去噪法在探地雷达信号中的应用研究[D]. 张挺.长安大学 2012
[3]探地雷达在桥梁工程检测中的应用研究[D]. 潘海结.重庆交通大学 2012
[4]计算电磁学中的新型时域有限差分法[D]. 杨顺川.浙江大学 2012
[5]某雷达信号处理系统中的FPGA设计[D]. 杨虎军.西安电子科技大学 2012
[6]基于数字示波器的环境电磁波测试方法研究[D]. 李群岭.中国工程物理研究院 2011
[7]粮仓异物电磁波探测后处理技术研究[D]. 万果果.河南工业大学 2011
[8]局部一维时域有限差分法及其在电磁兼容分析中的应用[D]. 管琳.南京航空航天大学 2010
[9]探地雷达信号处理方法研究[D]. 俞燕浓.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2008
[10]时域有限差分法在汽车电磁兼容性分析中的应用与研究[D]. 贾文勇.吉林大学 2008
本文编号：3159218
【文章来源】：河南工业大学河南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 粮仓异物的检测技术研究现状
1.3 电磁波检测技术的发展现状及特点
1.3.1 发展现状
1.3.2 特点
1.4 本文的主要研究内容
2 电磁探测基本原理
2.1 探地雷达
2.1.1 探地雷达的发展史
2.1.2 探地雷达的特点与能力
2.1.3 探地雷达的工作原理
2.1.4 探地雷达的应用
2.2 探仓雷达探测原理
2.2.1 探仓雷达系统的组成和工作原理
2.2.2 探仓雷达性能分析
2.2.3 探仓雷达的数据形式
2.2.4 探仓雷达测量方法
3 电磁波探测的 FDTD 仿真实现
3.1 FDTD 的发展及应用
3.1.1 FDTD 的发展历史
3.1.2 时域有限差分方法（FDTD）的应用
3.2 麦克斯韦方程及其 FDTD 形式
3.2.1 麦克斯韦方程和 Yee 元胞
3.2.2 直角坐标系中的 FDTD 方法
3.3 数值稳定性
3.3.1 时间离散间隔的稳定性要求
3.3.2 Courant 稳定性条件
3.3.3 数值色散对空间离散间隔的要求
3.4 吸收边界条件
3.5 FDTD 中常用的激励源
3.6 仿真模型
3.7 仿真结果
4 粮仓仓内环境的电磁仿真分析
4.1 探地雷达仿真软件 GprMax
4.1.1 GprMax 简介
4.1.2 GprMax 仿真软件的启动
4.1.3 GprMax 仿真软件的输入文件方法和格式
4.2 粮仓仿真模型
4.3 仿真结果及分析
4.3.1 平房仓
4.3.2 浅圆仓
5 总结和展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]路用探地雷达的工程应用[J]. 崔阿李. 工程勘察. 2009(08)
[2]我国探地雷达的应用现状及展望[J]. 谢昭晖,李金铭. 工程勘察. 2007(11)
[3]探地雷达检测公路结构层隐含裂缝实用方法研究[J]. 卢成明,秦臻,朱海龙,李修忠. 地球物理学报. 2007(05)
[4]探地雷达应用概述[J]. 李嘉,郭成超,王复明,张景伟. 地球物理学进展. 2007(02)
[5]盾构隧道壁后注浆的探地雷达探测模拟试验[J]. 黄宏伟,杜军,谢雄耀. 岩土工程学报. 2007(02)
[6]探地雷达在高速公路沥青路面施工质量检测中的应用[J]. 李想堂,王端宜,张肖宁,杨刚. 中外公路. 2007(01)
[7]介电常数的概念研究[J]. 武岳山,于利亚. 现代电子技术. 2007(02)
[8]参数选取对探地雷达厚度检测的影响[J]. 康省桢. 筑路机械与施工机械化. 2007(01)
[9]时域有限差分法（FDTD）模拟探地雷达极化测量[J]. 仝传雪,刘四新,王春辉. 吉林大学学报(地球科学版). 2006(S1)
[10]非均匀空间采样下的表层穿透雷达逆时偏移成像算法[J]. 雷文太,黄春琳,粟毅. 工程地球物理学报. 2006(03)
博士论文
[1]车载探地雷达系统的开发及其应用实验研究[D]. 许献磊.中国矿业大学（北京） 2013
[2]SAR-GMTI雷达干扰技术研究[D]. 朱燕.西安电子科技大学 2012
[3]可调谐电磁超介质的设计及特性研究[D]. 李天倩.电子科技大学 2012
[4]隐藏目标时域多信道探测系统新技术研究[D]. 杨德强.电子科技大学 2012
[5]调频连续波探地雷达关键技术研究[D]. 冯宏.长安大学 2012
[6]大型平房仓储粮水分分布的电磁波检测理论与方法研究[D]. 廉飞宇.上海大学 2012
[7]天基AMTI雷达信号处理若干关键技术研究[D]. 汤春林.电子科技大学 2012
[8]载波调制混沌雷达信号理论研究[D]. 谢绍斌.电子科技大学 2012
[9]探地雷达干扰抑制及波速估计问题的研究[D]. 李廷军.电子科技大学 2009
[10]时域有限差分法中的不均匀性问题研究[D]. 王林年.西安电子科技大学 2008
硕士论文
[1]超宽带探地雷达浅层目标探测技术研究[D]. 梁可尊.华南理工大学 2013
[2]小波联合去噪法在探地雷达信号中的应用研究[D]. 张挺.长安大学 2012
[3]探地雷达在桥梁工程检测中的应用研究[D]. 潘海结.重庆交通大学 2012
[4]计算电磁学中的新型时域有限差分法[D]. 杨顺川.浙江大学 2012
[5]某雷达信号处理系统中的FPGA设计[D]. 杨虎军.西安电子科技大学 2012
[6]基于数字示波器的环境电磁波测试方法研究[D]. 李群岭.中国工程物理研究院 2011
[7]粮仓异物电磁波探测后处理技术研究[D]. 万果果.河南工业大学 2011
[8]局部一维时域有限差分法及其在电磁兼容分析中的应用[D]. 管琳.南京航空航天大学 2010
[9]探地雷达信号处理方法研究[D]. 俞燕浓.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2008
[10]时域有限差分法在汽车电磁兼容性分析中的应用与研究[D]. 贾文勇.吉林大学 2008
本文编号：3159218
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