Řešení inverzního problému odhadu permitivity materiálu ve volném prostoru

Ing. Pavel Tomášek, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Doktorská práce je zamerena na návrh a implementaci systému rešícího inverzní problém urcení elektrické permitivity neznámého materiálu ci vrstev neznámých druhu materiálu. V navrženém rešení je využita kombinace evolucního algoritmu a prímého matematického modelu vypocítávajícího koeficienty odrazu a prostupu definovaného materiálu ci vícevrstvé struktury definovaných materiálu. Vstupem systému jsou pritom práve koeficienty odrazu a prostupu ve volném prostoru ve frekvencním rozsahu od jednotek gigahertz výše. V práci je též venován prostor citlivostní analýze i analýze nejistot implementovaného sytému. Soucástí práce jsou i experimenty jak se syntetickými daty, tak i s daty z prímých merení prokazující použitelnost navrženého systému. Odhady komplexní permitivity provedené v rámci experimentální cásti jsou uspokojivé, s pomerne nízkou mírou nejistot a soucasne s prijatelnou tolerancí vuci úrovni chyby u vstupních dat.

Abstract:

The aim of the doctoral thesis is to design and implement a system for solving the inverse problem of estimation of electric permittivity of an unknown material or multiple layers of unknown materials. The proposed solution is based on the combination of an evolutionary algorithm and a direct mathematical model computing transmission and reflection coefficients of a defined material or a multi-layered structure of defined materials. Synthetic data as well as real data obtained by direct measurement of transmission and reflection coefficients in free space (frequency range: single units of gigahertz and higher) serve as the system input. Uncertainty and sensitivity analyses are also part of the study. Included experiments present reasonable estimations of complex permittivity with rather low uncertainties and low sensitivity on the error of the input data.

Keywords

zpetná rekonstrukce, komplexní permitivita, evulucní algoritmus, volný prostor, inverzní problém, optimalizace, rozptylové parametry, citlivostní analýza, analýza nejistot

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 23. 7. 2020
• Supervisor: doc. RNDr. Vojtěch Křesálek, CSc.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Applied Informatics

Doctoral programme / field:
Engineering Informatics / Engineering Informatics