ランダム媒質中の導体標的イメージング法の開発に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12305027
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 立居場 光生 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (40037924)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 孟 志奇 福岡大学, 工学部, 助教授 ; 松岡 剛志 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (40325551) ; 藤崎 清孝 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助教授 (20253487)
• Keywords: ランダム媒質 / レーダ断面積 / 散乱特性 / 標的探知 / 電磁波探査 / 多重散乱 / 輸送方程式 / 大規模計算

Research Abstract

最終年度に当る本年度は、当初の計画通り下記の課題1〜3に取組み、目的を達した。研究成果報告書を100部作成し、関係機関に配付する予定である。
1.乱流媒質及び多数の粒子分布媒質中の任意形状(凹状を含む)導体のレーダ断面積の特徴解明:
(1.1)自由空間中に在る同じ導体のビーム波散乱との比較から、モノスタティックレーダ断面積についてはその類似と相違は,入射波の空間コヒーレンス長と導体径の大小関係により定まることを明らかにした。この研究は空間的に部分的コヒーレントな波による散乱という新分野の提唱を意味し、我々は実質的にその先鞭をつけた。
(1.2)多数の粒子分布媒質中に囲まれている場合、1万から10万の粒子分布を考慮して境界値問題を解くには、高速解法による計算機シミュレーションが有用である。計算アルゴリズムの開発に取組み、現時点で計算量とメモリ使用量でオーダが最も低い算法を提案して、断面積算定ができることを示した。
2.多数の粒子からなるランダム媒質の散乱断面積の算定
我々が提案した多重散乱理論に基づき散乱およぴ減衰係数を的確に与え、水滴のような高誘電体粒子に対応可能な輸送方程式を導出し、媒質の構成要素:粒子の媒質定数、サイズ、体積密度を系統的に変化させ、上記方程式の数値解析から断面積を算定した。結果として、土中の水分含有率推定に関する有用な一方法を提案し、ポラリメトリックレーダイメージングの観点から4×4のストークス行列を数値的に与えることができるようにした。
3.上記の成果に基づき、ランダム媒質中の標的イメージング法を提案する
ランダム媒質中の標的の探査とイメージングは、自由空間中と比べてその精度が劣ると直感的に捉えられているが、上記の結果から、探査では上りイメージングでは劣化しない方法を提案できた。これの詳細な評価は今後の課題である。

Research Products

• [Publications] Y.Nanbu et al.: "The effective properties of a medium containing randomly distributed chiral spheres embedded in a homogeneous background medium"Telecommunications and Radio Engineering. 58・1&2. 128-135 (2002)
• [Publications] M.Tateiba et al.: "A comparative study of scattering cross section of a random medium layer containing particles in a homogeneous background medium"Telecommunications and Radio Engineering. 58・1&2. 136-144 (2002)
• [Publications] M.Tateiba et al.: "An estimate of RCS of conducting cylinder in random medium"Proc. International Workshop on Information & Electrical engineering. 265-270 (2002)
• [Publications] N.Nakashima et al.: "Numerical Calculation of Scattering from N Conducting Circular Cylinders by Using Greengard-Rokhlin's Fast Multipole Algorithm"Proc. 2002 IEEE AP-S Int. Sympo. & USNC/URSI National Radio Science Meeting. 2. 606-609 (2002)
• [Publications] H.El Ocla et al.: "Analysis of Backscattering Enhancement for Partially Convex Targets in Random Medua for Plane Beam Wave Incidences"Proc. 2002 Int. Geoscience and Remote Sensing Symp.. 5. 2634-2636 (2002)
• [Publications] H.El Ocla et al.: "Backscattering enhancement for partially convex targets of large sizes in continuous random media for E-wave incidence"Waves in Random Media. 12・3. 387-397 (2002)
• [Publications] M.Tateiba et al.: "Bistatic Cross-Sections of Concave-Convex Conducting Cylinders in a Continuous Random Medium"Proc. 2002 URSI Int. Sympo. on Electromagnetic Theory. (CD-ROM). (2002)
• [Publications] Y.Nanbu et al.: "Numerical Analysis of the Effective Constitutive Parameters of a Dense Random Medium Containing Chiral Spheres"Proc. 2002 URSI Int. Sympo. on Electromagnetic Theory. (CD-ROM). (2002)
• [Publications] 中嶋 徳正, 他: "多数の誘電体円柱による電磁波散乱の数値計算における高速多重極アルゴリズムの適用"電気学会電磁界理論研究会資料. EMT-02-78. 11-16 (2002)
• [Publications] 松岡 剛志, 他: "輸送方程式を用いた3層のランダム媒質による電磁波散乱の解析"電気学会電磁界理論研究会資料. EMT-02-121. 1-6 (2002)
• [Publications] T.Matsuoka et al.: "Numerical analysis of wave scattering from three layers of random medium for the estimation of moisture in soil by microwaves"Proc. 4th Asia-Pacific Engineering Research Forum on Microwaves and Electromagnetic Theory. 163-172 (2002)
• [Publications] M.Tateiba et al.: "Bistatic Cross-Sections of a Conducting Cylinders in a Continuous Random Medium"Proc. 2002 Asia-Pacific Microwaves Conf.. 3. 1537-1540 (2002)
• [Publications] H.El Ocla et al.: "Radar Cross-Section of conducting Targets in Random Media"Proc. 2002 Asia-Pacific Microwaves Conf.. 3. 1541-1544 (2002)
• [Publications] T.Matsuoka et al.: "Numerical Analysis of Scattering Cross Section of Two Layers of Random Medium Containing Dielectric Particles for Application to the Detection of Water Content in Moist Soil"Proc. 2002 Asia-Pacific Microwaves Conf.. 3. 1545-1548 (2002)
• [Publications] N.Nakashima et al.: "Numerical Calculation of Scattering from N Dielectric Circular Cylinders by using Greengard-Rokhlin's Fast Multipole Algorithm"Proc. 2002 Interim International Symposium on Antennas and Propagation. 193-196 (2002)
• [Publications] T.Matsuoka et al.: "Numerical analysis of scattering cross section of three layers of random medium containing dielectric particles for application to the detection of water content in moist soil"Proc. Fifth International Conference on Electromagnetic Wave Interaction with Water and Moist Substances. (in press). (2003)
• [Publications] 南部 幸久: "多数のキラル球から構成されるランダム媒質の等価構成定数"電気学会論文誌 論文誌A. 123A・3(in press). (2003)
• [Publications] M.Tateiba et al.: "Scattering by a body in a random medium(invited)"Proc. International Workshop on Wave Propagation, Scattering and Emission : Theory, Experiments, Numerical Simulation and Inversion. (in press). (2003)
• [Publications] Y.Nanbu et al.: "Numerical Analysis of the effective constitutive parameters of a random medium containing small chiral spheres"Proc. International Workshop on Wave Propagation, Scattering and Emission : Theory, Experiments, Numerical Simulation and Inversion. (in press). (2003)
• [Publications] 中嶋 徳正, 他: "多数の誘電体円柱の電磁波散乱問題の高速計算について"情報処理学会論文誌. (in press).