基于CSG模型的SAR城区回波模拟

对城区的SAR回波仿真是一个比较困难的问题.在城区场景的SAR图像中,地面一墙壁结构、屋顶、屋脊、屋檐、地面是SAR图像中重要的散射源.利用构造几何模型对城区建筑进行几何建模,将场景分解为大量三维立体网格,计算网格内主要散射源的散射系数.利用网格位置及其散射系数,在SAR空间几何关系下仿真了城区场景回波.成像结果表明该方法的有效性.     

复杂多层介质电磁分析的几何建模及剖分技术

三维复杂介质结构高精度的几何建模和高质量的离散网格数据文件是应用体积分方程矩量法(VIE-MoM)分析其电磁问题的重要前提.借助商用CAD建模软件,针对复杂多层非均匀介质结构的特点,采取了一种由面到体的几何建模思路快速地建立其三维实体几何模型,有效地解决了非均匀介质突变表面上四面体网格的匹配问题,从而实现对实体模型的快速网格离散,获取高质量的四面体网格数据文件.对双层半球壳、双层直锥形、正切卵形天线罩等几种多层介质结构的建模和网格剖分实例表明,采用本文所述方法,在不同形状的介质交界面上都能够实现优良的网格匹配效果,可为VIE-MoM计算复杂多层介质电磁问题提供高质量的网格数据文件.     

基于高阶叠层矢量基函数的时域电磁场 积分方程方法

本文将准正交高阶叠层矢量基函数用于时域电磁场积分方程(TDIE),求解了三维金属目标的时域电磁散射问题.准正交高阶叠层矢量基函数定义在曲面四边形单元上,并且不要求网格为规范网格,给复杂目标的几何建模和电磁建模带来很大方便.在空间上利用伽略金方法、时间上采用点匹配法求解时域电磁场积分方程,并采用隐式时间步进算法,数值计算结果表明了该方法求解时域积分方程的精确性、高效性与稳定性.     

复杂目标电磁散射特性分析中的几何建模

利用积分方程方法进行复杂导体目标电磁散射特性分析必须综合考虑电磁问题的几何外形的共同建模，几何建模是电磁建模的基础，直接关系到电磁计算的精度与复杂度。建立复杂目标的几何外形需按照一定的原则对目标进行网络划分。本文针对复杂导体目标提出了几何建模和网格划分的原则，利用ANSYS的APDL语言建立了复杂目标的几何模型，以roof-top基函数和曲面RWG基函数为例，给出了符合电磁计算要求的几何数据。     

一种太赫兹频段粗糙凸体目标散射计算方法

太赫兹频段下目标散射特性计算需考虑目标表面的粗糙特性和目标材料参数。在对粗糙目标几何建模时,通常的精细面元剖分建模方法使得散射计算问题难以求解。提出确定性建模与统计性建模相结合的粗糙目标几何建模方法,并且基于全波法提出了一种太赫兹频段可计算任意材料、任意粗糙凸体目标散射场的计算方法。通过与通用电磁计算软件计算结果的比较验证了该方法的准确性。     

复杂目标的FDTD几何-电磁建模方法

本文提出一种利用DirectX建立复杂目标FDTD模型的实用方法.运用DirectX分析目标模型的整体几何特性和材质特性,从不同侧面作多束穿透模型的射线,获得目标几何结构细节,判断剖分网格是否在模型内部,根据材质信息得到相应位置的电磁参数,最后按照FDTD计算要求建立复杂目标的空间电磁信息文件.文章建立了金属球体的FDTD模型并计算了它的电磁散射特性,用所得结果验证建模方法的有效性,进而给出了BLITZ卡车、M60坦克的FDTD模型.     

利用网格卷积特征的三维形变目标分类

三维目标的形状变化给目标识别带来很大挑战,同时三维网格模型的不规则数据结构难以直接应用卷积运算提取三维目标特征.对此,本文提出了一种高效的三维形变目标的网格卷积特征表示方法,准确提取形状信息并进行分类.首先通过网格卷积运算获得形变目标中典型局部曲面形状分布,其次通过马尔科夫链对曲面形状的空间共现关系建模,从而形成三维模型的全局特征描述,最后采用支持向量机实现形变目标分类.该方法将连续多项式函数作为卷积模板,实现针对不规则数据结构的网格卷积运算,并且给出了卷积模板参数的无监督学习方法.在标准非刚性三维模型数据集SHREC10与SHREC15上的实验结果表明本文方法能有效提取三维网格模型的形状信息,分类准确率分别达到了92.88%与96.54%.     

基于Daubechies尺度函数的共形MRTD方法研究及其电磁散射应用

为了降低Yee氏蛙跳式网格划分的台阶误差,该文对3维曲面导体目标进行精确电磁建模,将时域多分辨(MRTD)算法与共形时域有限差分(CFDTD)算法结合,提出一种新的基于Daubechies尺度函数的共形时域多分辨(CMRTD)方法。该文提出将基于Daubechies尺度函数的MRTD迭代公式分解为若干传统FDTD迭代公式的线性组合,然后对最里面回路上的FDTD分解式运用局部共形技术,再将各个分解式进行线性组合,从而得到CMRTD结果。仿真结果表明,CMRTD方法既保持了MRTD方法节省计算资源、计算效率高等优点,同时明显提高了计算的精度。     

基于共形几何代数的C-球壳聚类方法及其实现

提出一种新的基于共形几何代数的C-球壳聚类算法。首先C-球壳聚类分析中的模式和球壳原型,在共形几何代数中可以表示为矢量,而共形空间中模式与球壳的内积,等价于模式与球壳的距离,从而能够有效地表示球壳聚类分析中的目标函数,并且推导给出求解该目标函数最小化的新方法;介绍该算法基于VB和MatrixVB的实现,该方法将Matlab的强大计算功能与VB的windows用户界面开发方面优势结合起来,充分发挥了各自优势,缩短了软件的开发周期。实验结果表明,该算法能够有效地对球壳形数据进行聚类,计算方法正确、计算速度快、系统资源消耗少,能满足数据聚类的要求。     

加载天线目标RCS的FDTD计算与分析

提出一种带角点的细导线模型和传统FDTD相结合的方法分析加载斜拉式线天线目标散射特性.为进一步减小目标离散时的台阶化误差和节省计算资源(内存和时间),给出一种简化的共形FDTD(SCFDTD)算法.通过坐标旋转使天线长段平行于某固定坐标轴,然后建立带有角点的细导线FDTD模型.以变形网格面积与正常网格面积之比1/6作为SCFDTD算法的判据,既简化了已有CFDTD算法的复杂度,又不失其物理意义.与传统FDTD方法和实验测量结果对比数值计算例子表明了该方法的可行性与有效性.     

区域分解时域有限差分方法(DD-FDTD)及其在散射问题中的应用

本文提出一种区域分解的时域有限差分算法(DD-FDTD).依据待解问题的特点,把待解问题分解为几个子区域,在各个子区域中,采用适合于该区域的共形网格进行划分计算,通过一种有效的信息传递方案,把各个子区域综合起来,获得原问题的解.通过采用这种方法,一个复杂的问题可以得到简化,从而变得适于求解,同时,共形网格和精确的信息传递方案的使用,大幅度提高了计算精度.文中,用该算法对二维电磁散射问题进行了分析计算,获得了精确的计算结果.     

基于微多普勒特征的目标微动参数估计

本文首先建立了锥体目标微动模型,分析了其微多普勒特征,从理论上预测了多普勒谱宽与微动参数和目标几何参数的线性关系,然后由目标雷达回波模型,利用数值解的方法验证了多普勒谱宽与微动参数的线性关系,由此提出了一种新的锥体目标雷达特征提取和参数估计的方法.最后使用软件对目标进行电磁散射建模,并利用静态建模数据完成准动态的建模,使用仿真数据估计微动和目标几何参数,最后通过仿真结果证明本文提出的方法的效果.     

FDTD模拟软件电磁建模模块的研究和实现

FDTD算法(时域有限差分法)是解决电磁场问题的简单而有效的数值方法,在现有的计算条件下进行非均匀网格和均匀网格的生成以对目标物体建模是该算法的基本问题。本文介绍在直角坐标系下一种非均匀网格划分算法,并结合计算机可视化技术,实现电磁建模可视化模块的设计。该建模模块用于进行目标物体的3D可视化建模和电磁学参数描述及仿真数据预处理。文中的例子说明该电磁学建模模块数据处理有高效性、可靠性及良好的可视化效果。     

油罐目标表面温度场特性研究

针对油罐目标在军事打击中的重要战略地位,提出了一种油罐目标温度场的建模方法.首先,分析了油罐目标的结构特性,在此基础上简化了目标结构,将油罐体分为5个部分、采用2种坐标系进行分析;其次,对油罐目标进行了网格划分,明确了各节点之间的几何关系;然后,分4种情况分析了不同控制体的热平衡状态,建立了控制体的热平衡方程;最后,通...     

共形光学系统消色差设计

设计了一个红外波段消色差共形光学系统.共形整流罩采用流线型几何外表面,能够有效减少空气阻力,提高导弹飞行性能.但是上述表面破坏了球形整流罩的点对称几何特性,使该系统具有大倾斜、大偏心光学特性,引入依赖于目标视场和瞬时视场的动态像差特性.已报道的文献都是针对单色像差校正问题,而对于大目标视场下单色像差与色差校正难点一直没有相关研究报道.基于实际光线追迹结果、通过衍射元件色散特性和构建适当的光学系统结构,克服了导引头内部有限的空间限制,实现了系统消色差设计.最后设计实例结果表明,系统在整个目标视场范围内均得到较好的成像质量.     

二维环的快速选取与自动识别

二维图形处理中,二维闭合环的选取和自动判别是问题关键.通过对二维图形进行网格划分,减少了环选取过程中浮点运算量,提高了环选取的速度.还给出了一种二维闭合环的自动识别算法,通过该算法,不需人工干预,可以自动生成环关系的树状拓扑结构,从而正确判别各环之间的拓扑关系.     

基于欧拉旋转和极化投影的共形阵列建模方法

共形阵列建模是共形阵列方向图综合优化、信号处理等研究工作的基础。与传统极化敏感阵列不同,受共形载体曲率影响,共形天线单元呈现多极化特性,共形阵列建模不仅要考虑空域导向矢量,还应考虑入射信号极化矢量在阵元极化方向图上的投影,这也是共形阵列建模的重点和难点。针对该问题,本文在利用欧拉旋转得到阵元局部方向图表示的基础上,给出了入射信号极化矢量在全局和局部坐标系下向阵元极化方向图极化投影的三种方法,完善了共形阵列建模理论,分析了不同建模方法的复杂度,并利用全局坐标系极化投影方法将广义信号子空间拟合算法应用于共形阵列。仿真结果表明,本文方法与全局极坐标系极化投影方法得到的共形阵列模型具有一致性,且不同建模方法对不同应用场景具有各自的适用性。      

任意截面导体柱电磁散射特性的时域分析

本文采用共形网格的ＦＤＴＤ法对任意截面导体柱的电磁散射特性进行了分析。首先采用广义环路积分法导出共形网格上的时域有限差分方程,然后针对共形网格导出其一阶和二阶吸收边界条件。这种吸收边界条件在曲率半径趋于无穷大时分别退化为一阶和二阶Ｍｕｒ 吸收边界条件。由于采用共形网格,网格节点数远少于普通ＦＤＴＤ法中的节点数,从而大大节省了计算时间和存储空间。在时谐平面波和高斯脉冲激励下,首先计算了导体柱表面的时域感应电流,然后运用Ｆｏｕｒｉｅｒ变换计算导体柱的ＲＣＳ,其结果与其它文献结果一致。     

复杂目标后向LRCS的计算

本文根据粗糙目标激光雷达散射截面(LRCS)的特点和工程建模方法,对复杂目标几何建模,消隐处理以及粗糙面特性研究的方法进行了分析和讨论.计算了飞机缩比模型在1.06m的后向LRCS,数值结果和实验有较好的吻合.     

DF31导弹各向异性材料涂覆RCS缩减优化设计

在目标表面合理涂覆各向异性吸波材料,能够有效缩减目标的雷达散射截面.文章以DF31导弹为例子,提出了一种适用于复杂几何外形的各向异性吸波材料涂覆目标雷达截面缩减的优化设计方法.该方法由通用几何建模方法、各向异性材料电磁散射高频计算方法、常用遗传算法三部分组成,以各向异性阻抗为优化参量.仿真结果表明,采用各向异性吸波材料涂覆能够显著降低目标的雷达散射截面.