2007 Fiscal Year Annual Research Report
電磁波レーダを用いたコンクリート構造物の高精度可視化アルゴリズムの開発
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19560348
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
田中 充 Oita University, 工学部, 教授 (30091341)
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| Keywords | 電磁波逆散乱問題 / 非線形最適化 / 非破壊検査 / コンクリート構造物 / 可視化 / アルゴリズム / マルチグリッド最適化法 |
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| Research Abstract |
本年度の研究目的は,非線形最適化法に基づく電磁波逆散乱問題の精密な解法を与え,コンクリート構造物に電磁波を入射してその内部を可視化するアルゴリズムを導出することである。本年度の研究成果を以下に示す。
1.コンクリートの周囲に送受信アンテナを配置した場合を想定し,入射波の周波数を変化して得られた多周波散乱データを用いて物体の構造パラメータ(媒質定数,形状,寸法,位置)を推定する電磁波逆散乱問題について考察した。周波数ホッピング法,共役勾配法,マルチグリッド法によって構成されたマルチグリッド最適化法を適用し,電磁波逆散乱問題の解析に必要な数学的定式化を行った。具体的には,電磁波逆散乱問題を散乱波の測定値と計算値との残差ノルムを最小化する非線形最適化問題に帰着させ,構造パラメータの推定を反復的に行う可視化アルゴリズムを導出した。
2.均質及び不均質な誘電体円柱の比誘電率の推定について数値シミュレーションを行い,導出された可視化アルゴリズムの適用可能性について検証した。その結果,提案した可視化アルゴリズムは高精度な再構成結果を与え,その有用性が確認された。また,単一周波数及び多周波の入射波を用いた場合の可視化について数値的検討を行い,多周波散乱データを用いることによって比誘電率の大きい物体を精度良く可視化できることを明らかにした。
3.マルチグリッド最適化法の適用効果を向上させるため,この手法を構成する周波数ホッピング法を改良した。具体的には,最小化の対象となる汎関数を定義する際に,過去に用いた低い周波数に対する散乱データを考慮した。均質誘電体円柱の比誘電率の推定について数値シミュレーションを行った結果,提案した手法は解の精度を向上させることが示された。周波数ホッピング法の改良については,平成20年度も引き続き検討を行う予定である。
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