مدلسازی عددی و ارزیابی عملکرد سامانه رادار زمین نفوذ در استخوان یابی در صحنه نبرد

در این مقاله، یک سامانه رادار زمین نفوذ (GPR) با هدف تشخیص و مکان یابی استخوان های انسانی مدفون در شرایط صحنه نبرد، به صورت عددی مدلسازی و شبیه سازی شده است. روش تفاضل محدود در حوزه زمان (FDTD) به همراه شرط مرزی لایه کاملا منطبق پیچیده (CPML) برای شبیه سازی انتشار موج و برهم کنش با خاک و هدف به کار رفته است. پارامترهای الکترومغناطیسی خاک (بر اساس نمونه های واقعی از مناطق شلمچه و طلائیه در استان خوزستان) و استخوان (اندازه گیری آزمایشگاهی روی نمونه های قدیمی و جدید در بازه ۲۰۰ مگاهرتز تا ۲ گیگاهرتز) در مدل اعمال شده اند. نتایج کمی نشان می دهد که در فرکانس ۲۵۰ مگاهرتز و عمق ۲ متر، نسبت سیگنال به نویز (SNR) برابر ۱۴.۸۶ دسی بل و در عمق ۴ متر (فرکانس ۲۰۰ مگاهرتز) برابر ۲.۳۷ دسی بل است. حضور یک شیء فلزی (کلاه خود) در مجاورت استخوان، SNR را به طور غیرخطی تا ۳۱ دسی بل افزایش می دهد. فرکانس های پایین (۲۰۰-۲۵۰ مگاهرتز) برای نفوذ در اعماق بیشتر و فرکانس های بالاتر (۵۰۰ مگاهرتز) برای وضوح بهتر اهداف کوچک مناسب ترند. مدل نویز سفید گاوسی فرض شده و آستانه آشکارسازی حدود ۱۲ دسی بل تعیین گردید. احتمال آشکارسازی (Pd) در عمق ۲ متر بیش از ۰.۹۵ و احتمال هشدار کاذب (Pfa) کمتر از ۰.۰۱ برآورد شده است. به دلیل محدودیت مدل دو بعدی و فرض خاک همگن، نتایج باید در شرایط میدانی واقعی با احتیاط تفسیر شوند.

کلیدواژه ها:

مدلسازی عددی ، رادار زمین نفوذ ، FDTD ، CPML ، نسبت سیگنال به نویز ، آشکارسازی غیرخطی