Subsurface object recognition by ultrawideband radar and artificial neural networks

  • О. М. Думін Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, 61022, м. Харків, м. Свободи,4
  • В. А. Плахтій Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, 61022, м. Харків, м. Свободи,4
  • О. А. Прищенко Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, 61022, м. Харків, м. Свободи,4
  • Д. В. Широкорад Запорізький національний технічний університет, 69063, м.Запоріжжя, вул.Жуковського, 64
Keywords: impulse electromagnetic wave, object recognition, ground penetrating radar, ultrawideband radiolocation, artificial neural network

Abstract

The problem of underground object recognition is solved by the use of artificial neural network that analyses the characteristics of reflected impulse electromagnetic field. The surface of ground which hides a perfectly conducted object is irradiated by ultrawideband plane wave with Gaussian time form. The time dependences of reflected field above the ground surface are received by means of finite difference time domain method. The normalized amplitudes of electric component of field in definite points of observation calculated for constant time step are used as input data for multilayer artificial neural network. Metal tube under the ground surface buried at different depths is considered as an example of the object for investigation.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Turk A. S., Hocaoglu K. A., Vertiy A. A. Subsurface Sensing, Ho-boken: Wiley, 2011.

Taylor J. D. Ultrawidebandradar: applications and design, Boca Raton, London, NewYork: CRC Press, 2012.

Harmuth H. F., Boules R. N., Hussain M. G. M. Electromagnetic signals: reflection, focusing, distortion, and their practical applications. NewYork: Kluwer Academic, Plenum Publishers, 1999.

Immoreev I., Samkov S., Teh-HoTao, Short-Distance Ultra-Wideband Radars // IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, Vol. 20, No. 6, 2005, P. 9–14.

Daniels D. J. Ground penetrating radar, 2nd ed., London: IEEE, 2004.

Cook J. C. Proposed monocycle-pulse very high frequency radar for airborne ice and snow measurement // Trans. AIEE Commun. Electron., No. 79, 1960, P. 588–594.

Pochanin G., Masalov S., Pochanina I., Capineri L., Falorni P., Bechtel T. Modern Trends in Development and Application of the UWB Radar Systems // Proc. 8th International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals, Odessa, Ukraine, pp. 7–11, 5-11 September 2016,

Hubel D. H., Wiesel T. N. Receptive fields, binocular interaction, and functional architecture in the cat’s visual cortex // Journal of Physiology, London, 1962, vol. 160, P. 106–154.

Hebb D. Organization of behaviour, New York, J. Wiley, 1949.

Хайкин С. Нейронные сети: полный курс, 2-е изд., испр. : Пер. с англ. – М. : ООО «И.Д. Вильямс», 2006. –1104с.

Широкорад Д.В., Думин А.Н., Думина О.А., Катрич В.А. Анализ импульсных полей, отраженных от слоистой среды с потерями, с помощью искусственной нейронной сети // Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна. Радіофізика та електроніка. – 2009. – Вип. 15. – №883. – С.35–40.

Taflove A., Hagness S. Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method, 3rd ed., Boston, London: Artech House, 2005.

Катрич В.А., Думин А.Н. Излучение нестационарных полей из открытого конца прямоугольного волновода // Изв. ВУЗов. Радиоэлектроника. – 2003. – Т.46, №11. – С.34–42.

Published
2018-05-22
Cited
How to Cite
Думін, О. М., Плахтій, В. А., Прищенко, О. А., & Широкорад, Д. В. (2018). Subsurface object recognition by ultrawideband radar and artificial neural networks. Visnyk of V.N. Karazin Kharkiv National University, Series “Radio Physics and Electronics”, (28). Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/radiophysics/article/view/12541