源在曲面上的NURBS-UTD方法的爬行波射线寻迹算法研究

辐射源位于凸曲面上的一致性几何绕射理论(UTD)在分析设计电大尺寸平台上天线的应用广泛,本文给出了一种源点位于任意光滑凸曲面上的UTD爬行波射线寻迹算法,使用数值的微分几何方法对暗区爬行波射线进行寻迹.对目标模型引入非均匀有理B样条(NURBS)曲面进行建模,这使得UTD方法可以应用于以往板、柱、锥模型以外的任意光滑曲面模型.本文算法可应用于任意曲面上,数值结果表明了本文算法的有效性及工程适用性.     

三维机翼前缘影区爬行波RCS研究

分析了三维机翼前缘影区的爬行波散射机理,建立了前缘影区爬行波的雷达散射截面(RCS)计算模型.根据光滑凸曲面的一致性绕射理论(UTD)给出爬行波的后向散射远区电磁场计算公式,按RCS定义计算爬行波散射贡献.采用微分几何原理分析任意凸曲面上的爬行波短程线特性,根据爬行波在光滑凸曲面上的短程线测地曲率为零的条件,给出一种三维机翼表面短程线计算方法.对三维机翼前缘爬行波进行计算和测试,并计算分析不同机翼参数对前缘影区爬行波的影响.计算结果和测试结果吻合良好,表明该方法计算爬行波RCS快捷有效,可应用于工程分析.     

GTD应用中任意凸曲面表面爬行波射线寻迹

射线寻迹是几何绕射理论(GTD)解决高频电磁散射和辐射问题的关键步骤.本文通过引入动态规划的数学优化方法,得到了任意凸曲面表面绕射射线的一般寻迹规划模型.并对无限长圆柱、旋转抛物面和任意构造的一凸曲面上爬行射线进行了寻迹计算,结果表明模型方法是正确的.该方法还可以应用到非均匀媒质任意凸曲面的爬行射线寻迹.     

电大凸目标电磁散射的数值路径变换算法研究

给出了基于Fock电流和增量长度绕射系数技术（Incremental Length Diffraction Coefficients,ILDC）得到的三维凸圆柱上的高频散射场的表达式,应用路径变换法和数值最速下降路径（Numerical Steepest Descent Path,NSDP）方法计算基于Fock电流的高振荡积分,得到散射场.数值算例显示,使用这一方法计算高频散射场,可以实现在不同频段的入射波下计算时间与频率无关.并给出一种基于测地线性质的爬行波寻迹算法,具有较高的精度和更高的计算效率,适用于任意光滑模型上爬行波的寻迹.     

NURBS-UTD方法的反射射线寻迹算法研究

针对目前的UTD方法无法处理任意弯曲模型这一缺陷,该文将CAGD中广泛使用的NURBS曲面建模技术与计算电磁学中广泛使用的UTD方法相结合,讨论了NURBS-UTD方法的反射射线寻迹算法.该算法可应用于包括UTD方法中典型的柱、锥在内的任意曲面上,数值结果表明了算法的有效性及实用性.     

导弹头共形阵的射线寻迹及UTD参数计算

本文根据微分几何原理，导出了与导弹头并形的旋转抛物面上绕射场的UTD参数的计算公式。通过拟椭球积分得到了旋转抛物面上短程线的解析式，避免了数值方法射线寻迹的复杂性，同时简化了UTD参数的计算。这些公式是UTD法计算并形阵的辐射特性和耦合特性时所必需的。     

应用NURBS-UTD方法分析受扰方向图

 本文研究基于任意曲面建模的UTD方法,引入NURBS曲面建模技术对电大尺寸目标建模,给出了NURBS-UTD方法中反射射线场以及表面绕射射线场的数值求解方法。与曲面有关的具体参数,根据微分几何的基本原理结合参数曲面定义使用各种数值方法进行处理,对线积分使用定义展开。针对实际当中任意几何造型的电大尺寸平台的电磁特性分析,本文方法不仅能够处理初等解析曲面,也能够处理任意弯曲的曲面模型,并且不需要消耗大量计算资源又提高了建模精度,文中给出实例进行说明。     

基于三维的射线跟踪八叉树算法的城市微区电波传播预测算法模型

本文建立了一种有效的基于射线跟踪技术的三维城市微区电波传播预测的计算模型.该模型将计算机图形学中的八叉树分区技术扩展至射线跟踪技术,并由此提出了一种新的有效的射线跟踪算法,射线跟踪八叉树算法.并基于几何光学、一致性绕射(UTD)对场强进行计算,所得结果与实测值及FDTD的结果进行了比较.     

Stiefel 流形上的梯度算法及其在特征提取中的应用

为了提高系统特征提取算法的计算效率、减少占用的存储空间和简化程序设计,该文基于Riemann 流形上优化算法的几何框架,提出了改进的Stiefel 流形上的梯度下降算法。根据不同要求采用不同的测地线计算公式,并使用多项式逼近测地线方程,同时采用了秦九韶-Horner 多项式算法及线搜索、变步长的方法。以主分量分析问题为例,详细讨论了Stiefel 流形上的梯度算法在其中的应用。理论分析和实验结果均表明,此方法可以在确保迭代矩阵列向量单位正交性的同时获得更好的计算效率和收敛速度,并且更容易实现。      

电波传播

0309659基于三维的射线跟踪八叉树算法的城市微区电波传播预测算法模型[刊]/周力//电子学报.—2002,30(12).—1776～1778(K)本文建立了一种有效的基于射线跟踪技术的三维城市微区电波传播预测的计算模型。该模型将计算机图形学中的八叉树分区技术扩展至射线跟踪技术,并由此提出了一种新的有效的射线跟踪算法,射线跟踪八叉树算法。并基于几何光学、一致性绕射(UTD)对场强进行计算,所得结果与实测值及 FDTD 的结果进行了比较。参5     

Efficient Analysis of Aperture Antennas on Generally Shaped Convex Multilayered Surfaces Using a Hybrid SD-UTD Method

A novel hybrid method is described for analyzing convex multilayered conformal array antennas. The hybrid method is based on the spectral domain approach in combination with the ray-based uniform theory of diffraction (UTD) method. The analysis is divided in two parts. First, the spectral domain approach is accelerated by using an asymptotic extraction technique where the extracted term of the Green's function is calculated using UTD. It is shown that this new approach results in significant acceleration of the existing spectral domain algorithm without losing accuracy. The modified spectral domain method is then used in the second part where generally shaped convex multilayered surfaces are analyzed by using sets of canonically shaped surfaces (spheres and/or circular cylinders). Their radii are obtained using the UTD formulation, which contains important information such as distance and curvature of the generally shaped surface along each geodesic. The results obtained using the new algorithm are compared to the available results (calculated and measured) for different conformal antennas, showing very good agreement.      

Near axial backscattering from finite cones

The near-axial backscattering from a finite cone is studied using the equivalent current concept based on the uniform geometrical theory of diffraction (UTD). The creeping waves associated with the conical surface are also incorporated into the equivalent current technique. The contributions from the creeping waves are significant for the oblique-incidence case. There is evidence to speculate that the poorer agreement between the previously calculated results and the measured data for the vertically polarized backscattering is probably a result of the omission of the creeping wave contribution     

爬行波电流传播常数及幅度的计算

本文提出了一种计算金属圆柱表面爬行波电流传播常数和幅度的新方法。该方法在获得金属柱表面爬行波电流的精确数值解后，应用Ｐｒｏｎｙ方法得了金属表面爬行波电流各个模的传播常数和幅度，避开了传统方法解时冗长、繁锁的数学推导过程。经比较，本文方法的计算结果比几何绕射理论的计算结果更为精确。     

Surface-ray tracing on hybrid surfaces of revolution for UTD mutualcoupling analysis

An angle invariance property based on Hertz's principle of particle dynamics is employed to facilitate the surface-ray tracing on nondevelopable hybrid quadric surfaces of revolution (h-QUASOR's). This property, when used in conjunction with a geodesic constant method, yields analytical expressions for all the ray-parameters required in the UTD formulation. Differential geometrical considerations require that some of the ray-parameters (defined heuristically in the UTD for the canonical convex surfaces) be modified before the UTD can be applied to such hybrid surfaces. Mutual coupling results for finite-dimensional slots have been presented as an example on a satellite launch vehicle modeled by general paraboloid of revolution and right circular cylinder     

椭球面上缝隙天线间互导纳

本文以微分几何为基础，运用短程线常数和ＵＴＤ公式，首次分析计算了一般椭球面上矩形缝隙天线间互导纳，并给出数值结果。     

介质涂敷导电凸曲面上磁振子辐射场一致性几何绕射理论

本文研究了介质涂敷导电凸曲面上磁振子辐射与绕射一致性高频渐近理论。文中在典型曲面辐射场一致性高频近似解基础上发展了介质涂敷导电凸曲面上磁振子辐射与绕射的一致性几何绕射理论,导出了涂敷导电凸曲面上磁流源高频电磁辐射场的一致性几何绕射理论公式。在这个公式中,辐射与绕射场用四个广义Ｆｏｃｋ型函数表示,深光区这些函数退化为几何光学场,暗区场则表示为不同模式爬行波的叠加。     

谐振区目标散射特性与曲面绕射机理的研究

针对目标在谐振区的散射模型，提出了将高频方法应用于谐振区的两种改进办法，用以解决高频方法在谐振区精确度有所下降的问题.在谐振区，随着频率和目标电尺寸的降低，对于表达式中的高频级数解，需要更多的求和项才能使级数得以收敛，除此之外还考察了高阶爬行波对散射场的影响.在此基础上，为了分析谐振区的散射特性与散射机理，将混合几何光学-物理光学算法与一致性几何绕射理论相结合，同时推导了爬行波随爬行距离等参数衰减的表达式，并且通过计算金属球和二维圆柱的散射场，总结出目标在谐振区的散射特性.