双平面线阵电磁层析成像的有限元仿真分析

来源：电子测量技术杂志2025年第21期北京时间：

作者：李勇，朱庆利

单位：1.福建警察学院治安系 福州 350007;2.福建警察学院道路交通安全感知研究中心 福州 350007; 3.福建农林大学机电工程学院 福州 350002

摘要：本文提出双平面线阵电磁层析成像的检测技术，旨在提高交管部门对道路交通管理和拥堵治理的能力，特别是针对山区高速公路的交通事故检测。考虑道路两侧延长的特点，本文设计了2个平行平面线圈阵列的传感器结构，其中平面线圈阵列由5个线圈线性排列组成，采用三维有限元的方法对双平面线阵电磁层析成像技术检测道路交通事故进行仿真研究其可行性，分析物场中电磁场的分布特性以及灵敏度图谱的特性，根据LBP算法、Tikhonov正则化算法和Landweber算法三种算法重建车辆的图像，研究了重建车辆分布的效果。仿真结果表明，基于场向量提取法计算电导率灵敏度只需提取物场中x轴和y轴的电场，而计算磁导率灵敏度矩阵只需提取z轴的磁场，同时能够通过测量边界电压来确定导体的电学参数分布，但磁导率灵敏度矩阵在物场区域的强度要明显高于电导率灵敏度矩阵，表明双平面线阵电磁层析成像技术适合采集边界磁场来重建图像。此外，通过对比3种算法在6中不同位置车辆的图像重建发现，采用Landweber算法重建车辆磁导率分布图像的效果最佳，重建图像均能区分车辆的分布位置，其IE最小为0.905，且CC最大为0.547。因此，双平面线阵电磁层析成像技术在仿真上是可行的，能够有效地用于道路车辆的磁导率分布图像重建，具有提高道路交通安全管理和减少交通拥堵的潜在应用价值。

关键词：双平面线阵;电磁层析成像;交通事故检测;灵敏度矩阵

基金资助：国家自然科学基金青年项目(62301159)、福建省自然科学基金面上项目(2023J01229)资助