3D gpr仿真

我总是认为学生给我说的3D 仿真有问题，多次确认后，确实可以。

通过AI生成结果。

在输入文件中，以下代码定义了三维模拟空间：

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#domain: 0.5 0.5 0.5
#dx_dy_dz: 0.002 0.002 0.002

在输入文件中，以下代码定义了三维几何结构：

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#box: 0 0 0 0.5 0.5 0.01 soil
#box: 0.1 0.1 0.01 0.15 0.15 0.05 metal

box 命令用于定义长方体，其参数为 (𝑥1,𝑦1,𝑧1,𝑥2,𝑦2,𝑧2)(x1,y1,z1,x2,y2,z2)，分别表示长方体的两个对角顶点的坐标。
例如，box: 0 0 0 0.5 0.5 0.01 soil 定义了一个从 (0,0,0)(0,0,0) 到 (0.5,0.5,0.01)(0.5,0.5,0.01) 的长方体，表示土壤层。
这种三维几何结构的定义是 3D 仿真的核心。

在输入文件中，以下代码定义了三维空间中的天线位置：

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#hertzian_dipole: z 0.05 0.05 0.02 0
#rx: 0.05 0.05 0.02
#rx: 0.1 0.1 0.02
#rx: 0.15 0.15 0.02

hertzian_dipole 定义了发射天线的位置和极化方向。例如，z 0.05 0.05 0.02 0 表示天线位于 (0.05,0.05,0.02)(0.05,0.05,0.02)，沿 𝑧z 方向极化。
rx 定义了接收天线的位置。例如，rx: 0.05 0.05 0.02 表示接收天线位于 (0.05,0.05,0.02)(0.05,0.05,0.02)。
天线的三维位置分布是 3D 仿真的重要特征。

在输入文件中，以下代码定义了三维输出：

#geometry_view: 0 0 0 0.5 0.5 0.5 0.002 0.002 0.002 array_simulation n

在分析结果时，以下代码读取三维数据：

with h5py.File(filename, 'r') as f: data = f['rxs']['rx1']['Ez'][()]

上述代码通过以下方面体现了 3D GPR 仿真：

三维模拟空间 的定义（domain 和 dx_dy_dz）。
三维几何结构 的定义（box 命令）。
三维天线分布 的定义（hertzian_dipole 和 rx）。
三维输出数据 的生成（geometry_view 和 .h5 文件）。

3D_array_simulation.in

定义模拟空间

#domain: 0.5 0.5 0.5
#dx_dy_dz: 0.002 0.002 0.002
#time_window: 5e-9

定义材料

#material: 6 0 1 0 free_space
#material: 3 0 1 0 soil_er=4 sigma=0.01

定义几何结构

#box: 0 0 0 0.5 0.5 0.01 soil
#box: 0.1 0.1 0.01 0.15 0.15 0.05 metal

定义发射和接收天线

#hertzian_dipole: z 0.05 0.05 0.02 0
#rx: 0.05 0.05 0.02
#rx: 0.1 0.1 0.02
#rx: 0.15 0.15 0.02

定义输出

#geometry_view: 0 0 0 0.5 0.5 0.5 0.002 0.002 0.002 array_simulation n

python -m gprMax 3D_array_simulation.in

import h5py
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

读取输出文件

filename = 'array_simulation.h5'
with h5py.File(filename, 'r') as f:
data = f['rxs']['rx1']['Ez'][()]

绘制波形

plt.plot(data)
plt.xlabel('Time steps')
plt.ylabel('Amplitude')
plt.title('Received Signal')
plt.show()

3D_array_simulation.in