[发明专利]一种基于蝙蝠算法的介质目标电磁探测方法

权利要求书

1.一种基于蝙蝠算法的介质目标电磁探测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、构建微波成像模型，设定目标散射体和成像区域D；对成像区域D建立X-Y坐标系，划分矩形网格以便数值计算；根据正向和逆向电磁散射积分方程推导出散射场公式；

S2、根据散射场公式计算目标散射体的散射数据作为基准数据M；将逆散射问题转化成优化问题计算，根据其基准数据M与目标散射体的实验散射数据的差值构建成本函数，所述成本函数中设有正则化项；

S3、根据成像区域D的大小，设定粒子的速度和位置范围；初始化随机粒子，基于蝙蝠算法对随机粒子进行迭代更新，根据最终得到的最优粒子重构出目标散射体。

2.根据权利要求1所述的一种基于蝙蝠算法的介质目标电磁探测方法，其特征在于，所述步骤S1中正向电磁散射积分方程的公式如下所示：

逆向电磁散射积分方程的公式如下所示：

其中，是激励天线发射的入射波,E_z是为接收端接收到的经散射过后的总场，是测量获得的散射场，S为观测点，ρ_R和ρ_T分别为发射天线和接收天线在二维空间中的位置矢量，ρ′是成像区域中任意一点的位置矢量，g(ρ_R,ρ′；k_b)为二维格林函数，k_b是入射波的波数，Δk(ρ′)代表在同一个成像区域内的波数为k和k_b的入射波的差异。

3.根据权利要求2所述的一种基于蝙蝠算法的介质目标电磁探测方法，其特征在于，所述目标散射体为非磁性的电介质，对应的在成像区域内的相对介电常数的分布如下所示：

其中，ε_r为成像区域内的相对介电常数。

4.根据权利要求2所述的一种基于蝙蝠算法的介质目标电磁探测方法，其特征在于，所述发射天线和接收天线均位于成像区域的远场，在成像区域形成入射场和散射场，所述入射场的公式如下所示：

其中，和分别表示ρ_T和ρ_R方向上的单位矢量，为一型零阶汉克尔函数。

5.根据权利要求4所述的一种基于蝙蝠算法的介质目标电磁探测方法，其特征在于，对于二维问题，通过一阶波恩近似理论，忽略多重散射的影响，发射点与接收点位于成像区域的远场，所述散射场的公式如下所示：

其中，ΔK是Δk(ρ′)的傅里叶变换。

6.根据权利要求1所述的一种基于蝙蝠算法的介质目标电磁探测方法，其特征在于，所述步骤S2中成本函数C(a_n)的公式如下所示：

C(a_n)＝δT(a_n)+||F(a_n)-M||²

其中，a_n为待求的目标散射体的参数，n为公式中参数的维度，δ为正则化项的参数用来权衡正则化项的权重，F(a_n)为目标散射体的实验散射数据，M为标准散射数据。