埋設された地雷や配管物の高速イメージング法に関する研究

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マイクロ波を用いて埋設された地雷や配管物を画像化するによって、その位置及び電気性質を特定することは本研究の目的である。地雷や配管物を探査する際、最も難しいことは不純物の除去である。本研究では、不純物の除去を含む地雷の位置及び地雷の性質を特定する方法を二つ提案した。第一は、本研究で開発した改良した共役勾配法を用いて、物体の位置及び性質を同時に特定する方法である。提案した方法では、まず、未知の物体を幾つ円柱で表現し、各円柱の半径、位置及び誘電率を計算する。次にこの結果を初期値にして、最終的に本当の形状及び位置などを特定する。この方法はノイズに非常に強い、必要なメモリが小さい特徴がある。第二は、遺伝的なアルゴリズムを用いて、金属製地雷及び非金属製地雷を同時に探索する方法である。また、実際のランダム性を持つ土により生じた測定データノイズの影響を除去するため、フーリエ級数を用いた正則化法を提案した。提案した正則化法を用いれば、計算時間の短縮と計算でき範囲の拡大効果が顕著に現れた。一方、測定データの質は、探索精度に影響する以外に、計算時間にも大幅に左右する。電磁界の散乱界データの測定方法も非常に重要である。電磁波の到来方向、偏波などを高精度に観測できたら、計算時間にも短縮できる。ここで、任意方向から到来する電磁波を自由自在に弁別できる磁化フィライトフォトニック結晶を利用した。本研究では円柱の金属または誘電体を磁化フィライトに埋め込んだフォトニック結晶の電磁界散乱の厳密な解析方法を提案した。計算シミュレーションにより偏波及び到来方向の特定が非常に有効である。また、測定システムに必要なデバイスに関しても研究し、幾つ有益な研究成果が得られた。