[0053] 下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0054] 步骤1、参照图1，建立三层介质的墙体模型，第一介质层和第三介质层均为空气，分别位于第二介质层的两侧，第二介质层为各向同性的均匀墙体，是待测介质层，墙体厚度为d，相对介电常数为εr。发射天线和接收天线置于墙体两侧，分别与墙体前表面和后表面距离相等。
[0055] 根据模型进行仿真实验，发射信号为负一阶高斯信号，时域图和频域图如图2-3所示，经过仿真实验可得到透射信号的时域波形图，如图4-5所示。图4表示当相对介电常数为4时，墙体厚度对透射信号的影响，可看出厚度越大，电磁波衰减越严重，时延越大；图5表示当墙体厚度为0.20m时，相对介电常数对透射信号的影响，可看出相对介电常数越大，电磁波衰减越严重，时延越大，即墙体厚度及相对介电常数和透射信号之间存在着非线性关系。
[0056] 步骤2、由电磁波传播特性推导出振幅衰减系数
[0057] 电磁波由第一介质层中的发射天线发出，依次穿过第一、第二、第三介质层，最终由第三介质层中的接收天线接收，分别将第一、第二、第三介质层中的总场量用式(1)、(2)、(3)表示如下：
[0058] 第一介质层总场量
[0059] 第二介质层总场量
[0060] 第三介质层总场量
[0061] 其中En代表第一、第二和第三介质层中的电场强度，Hn代表第一、第二和第三介质层中磁场强度，n＝1,2,3；
[0062] Eni代表第一、第二和第三介质层中的入射波振幅，Enr表第一、第二和第三介质层中的反射波振幅，n＝1,2,3；x、y、z表示三层介质模型的三维空间坐标；d为第二介质层厚度，j为虚数单位；
[0063] k0代表第一介质层和第三介质层中的波数，η0代表第一介质层和第三介质层中的波阻抗， k，η分别代表第二介质层(墙体)中的波数和波阻抗，ε、εr代第二介质层中的介电常数和相对介电常数，ε0代第一和第三
介质层中的介电常数，ε＝ε0εr；ω代表发射信号的角频率；μ0为第一介质层和第三介质层中的磁导率、μ为第二介质层中的磁导率，本专利不考虑墙体本身的磁导率，因此，μ＝μ0；
[0064] 根据z＝0和z＝d时的边界条件可得：
[0065] E1|z＝0＝E2|z＝0,H1|z＝0＝H2|z＝0 (4)
[0066] E2|z＝d＝E3|z＝d,H2|z＝d＝H3|z＝d (5)
[0067] 即表示为：
[0068] 当z＝0时：
[0069]
[0070] 当z＝d时：
[0071]
[0072] 则透射系数可表示为：
[0073]
[0074] 其中：E1i为第一介质层的入射波场强，E3t为第三介质层的透射波场强，P、Q为透射系数的实部和虚部；
[0075]
[0076]
[0077] 由此可推算出振幅衰减系数S为：
[0078]
[0079] 其中，At代表透射波振幅，Ai代表入射波振幅，本文假设电磁波在空气中的传播无衰减，即Ai为定值。
[0080] 由式(11)可知，墙体厚度、相对介电常数以及发射信号的频率会引起透射波振幅Ai衰减。本文中，在激励源频率不变的情况下，式(11)存在两个变量，分别为墙体厚度和相对介电常数。
[0081] 步骤3、计算电磁波的传播时延
[0082] 参照图1所示，可得电磁波从发射天线到接收天线的传播时间t，如式(12)所示：
[0083]
[0084] 其中，c代表电磁波传播速度， 代表电磁波在墙体中的传播速度，l代表发射天线到墙体前表面的距离以及接收天线到墙体后表面的距离。
[0085] 步骤4、估算墙体参数，即求墙体的相对介电常数er和墙体厚度d
[0086] 基于以上分析可知，振幅衰减系数S(εr,d)和传播时间t(εr,d)均与墙体厚度和相对介电常数存在非线性关系，如式(13)所示：
[0087]
[0088] 由公式(13)可知，方程组的解即为所需估计的墙体参数值。
[0089] 本发明利用FDTD进行建模仿真，模拟空间的长度和宽度均为2.0m，发射天线和接收天线分别距离墙体的前表面和后表面0.70m。为了证明上述墙体参数估计方法的有效性，本发明分别设置了三种不同的墙体进行仿真实验，从而可得到模拟数据。将采集到的模拟数据以空气中电磁波的传播振幅为基准进行归一化处理，忽略电磁波在自由空间中的衰减。图6表示了三种不同墙体的透射信号时域图以及入射信号时域图。从而可得到在不同墙体的情况下，电磁波从发射天线到接收天线的传播时间t以及透射波的归一化振幅。
[0090] 鉴于牛顿迭代法具有收敛性能强，运算速度快等优点，本发明采用牛顿迭代法求解相应的超越方程，即可反演估计出墙体厚度以及相对介电常数。
[0091] 最后，对本发明所估算出的结果进行误差分析，具体如下。
[0092] 利用上述方法对墙体参数进行估计，所得结果与代价函数法所得估计结果做对比，结果如表1所示。
[0093] 表1三种墙体参数估计结果
[0094]
[0095] 由表1可以看出，对估计墙体相对介电常数而言，本发明所得结果与代价函数法所得结果相一致，但是对估计墙体参数而言，本发明方法所得结果明显优于代价函数法所得结果。
[0096] 根据上述所得的估计结果，可计算出两种估计方法分别在三种不同墙体下的单个误差值，结果如下表3所示：
[0097] 表3两种方法估计结果误差表
[0098]
[0099] 最终，可计算出本发明方法估计墙体参数的整体误差值为5.44％，而代价函数法估计墙体参数的整体误差值为9.40％。本发明方法与代价函数法相比，整体误差值提高了3.96％。综上所述，本发明可精确估计出墙体参数值，从而可提高目标定位的准确性以及成像质量。
[0100] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
