色散有损介质土壤对电磁回波影响的不确定性分析研究

doi:10.12263/DZXB.20200104

电子学报 ›› 2021, Vol. 49 ›› Issue (3): 614-618.DOI: 10.12263/DZXB.20200104

色散有损介质土壤对电磁回波影响的不确定性分析研究

张志勇¹, 程曦²

1. 新疆农业大学电子信息科学与技术系, 新疆乌鲁木齐 830052;
2. 新疆农业大学物联网工程系, 新疆乌鲁木齐 830052

收稿日期:2020-01-16 修回日期:2020-05-30 出版日期:2021-03-25
- 作者简介:
- 张志勇 男,1984年11月出生,新疆昌吉人。讲师。2008年毕业于西安电子科技大学技术物理学院,获理学学士学位,其后在长风信息科技集团制导技术研究所从事弹载雷达整机测试工作,2013年在中国科学院西安光学精密机械研究所获得工学硕士学位。现为新疆农业大学电子信息科学与技术系专任教师,主要从事计算电磁学、农业物联网工程及农业信息化等方面的研究工作。E-mail:jsjzzy@xjau.edu.cn;程曦女,1986年7月出生,新疆塔城人。讲师。2009年和2012年在西安电子科技大学分别获得工学学士和工学硕士学位,其后于2016年在巴黎萨克雷大学获得物理学博士学位。现为新疆农业大学物联网工程系专任教师,主要从事计算电磁学和人工神经网络等方面研究工作。E-mail:xi.cheng@telecom-paris.fr
- 基金资助:
- 国家自然科学基金青年科学基金 (No.61701427）

Uncertainty Analysis of the Influence of Dispersive and Lossy Soil on Electromagnetic Wave Propagation

ZHANG Zhi-yong¹, CHENG Xi²

1. Department of Electronic Information Science and Technology, Xinjiang Agricultural Uniersity, Urumqi, Xinjiang 830052, China;
2. Department of Internet of things Engineering, Xinjiang Agricultural Uniersity, Urumqi, Xinjiang 830052, China

Received:2020-01-16 Revised:2020-05-30 Online:2021-03-25 Published:2021-03-25
- Supported by:
- Youth Fund of National Natural Science Foundation of China (No.61701427)

摘要/Abstract

摘要： 不确定性分析是量化不确定性从而获得统计特性的过程。在数值模拟中，均值、标准差等统计特性是评价数值仿真结果是否合理的重要依据。针对探地雷达系统建模仿真输出结果的不确定性，本文提出一种改进的不确定性分析方法。该方法结合辅助微分方程时域有限差分法与广义多项式混沌展开方法，对色散有损土壤模型的不确定参数所引起的仿真输出结果的不确定性进行量化表征，从而得到输出结果的不确定度。与传统不确定性分析方法蒙特卡洛方法相比，该方法计算效率更高，显著降低计算成本。

关键词: 探地雷达, 色散有损土壤, 嵌入式不确定性分析

Abstract: This paper proposes an improved intrusive generalized polynomial chaos expansion (gPCE) method for uncertainty quantification (UQ) in ground penetrating radar (GPR) modeling. The uncertainty in simulation results induced by the uncertain parameters of dispersive and lossy soil is quantified with the auxiliary differential equation (ADE) finite-difference time-domain (FDTD) method combined with gPCE. To avoid the curse of dimensionality in modeling complex systems, the combination of uncertainties is incorporated into the new method to evaluate the interval of the uncertainty of the output. The results from the new method are compared against traditional UQ method Monte Carlo method (MCM). The new method shows its considerable advantage in the computational expense and speed.

Key words: ground penetrating radar, dispersive and lossy soil, uncertainty analysis

中图分类号:

O441.4

张志勇, 程曦. 色散有损介质土壤对电磁回波影响的不确定性分析研究[J]. 电子学报, 2021, 49(3): 614-618.

ZHANG Zhi-yong, CHENG Xi . Uncertainty Analysis of the Influence of Dispersive and Lossy Soil on Electromagnetic Wave Propagation[J]. Acta Electronica Sinica, 2021, 49(3): 614-618.

参考文献

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色散有损介质土壤对电磁回波影响的不确定性分析研究

Uncertainty Analysis of the Influence of Dispersive and Lossy Soil on Electromagnetic Wave Propagation

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