基于雷达散射特性的复杂目标SAR图像仿真

高频区复杂目标宽带雷达特征信号仿真,尤其是两维SAR图像的仿真对雷达目标识别和SAR图像解译具有重要意义.根据复杂目标三维模型运用物理光学(PO)法与增量长度绕射系数(ILDC)法结合的改进图形电磁算法快速计算目标雷达散射截面,而后通过对不同SAR成像模式的研究建立SAR仿真成像系统,从而分别仿真得到StripSAR、SpotSAR、ISAR图像.仿真结果与真实图像相比具有较好的相似度,验证了方法的有效性.     

X波段标签式雷达反射器的设计

提出了一种用于雷达目标监测的新型标签式雷达反射器的设计方法,该方法在结构上采用在金属贴片上开L型缝隙的方式来增强其交叉极化响应。文章介绍了交叉极化项雷达散射截面的概念,给出了该类型标签式雷达反射器在全波电磁仿真软件(HFSS 13.0)上的散射特性和仿真结果。最后利用三维电磁仿真平台(FEKO 5.5)将最终形式的标签式雷达反射器阵列置于全尺寸的汽车模型前窗之上进行建模仿真,从而验证了其有效性和实用性。     

图形电磁计算方法的改进

图形电磁计算方法是计算复杂目标高频区雷达散射截面(RCS)的有效方法之一。而复杂目标的电磁散射主要来源于面元以及棱边。针对传统图形电磁计算方法的特点及其不足之处,提出并实施了相应的改进措施,包括:对面元散射场的离散化计算公式进行了修正,对棱边散射场的计算引用新的等效电磁流边缘分量表达式。计算实例表明,改进后的方法与实验测量值吻合良好,具有更高的计算精度和准确性。该方法对隐身与反隐身技术及仿真技术的研究,具有一定的参考价值。     

基于改进快速扩展随机树方法的隐身无人机突防航迹规划

针对隐身无人机在日趋严密的雷达防御系统下的生存问题,提出了基于改进快速扩展随机树的隐身突防航迹规划方法.本文首先对隐身突防航迹规划中无人机的动态雷达散射截面积和雷达的发现准则这两个关键问题进行了分析和建模,然后针对现有算法在解决隐身飞机航迹规划问题时的不足,设计了改进快速扩展随机树算法,将无人机的雷达散射截面积随姿态变化的情况考虑到新节点生成中,并且结合滚动时域策略计算时域范围内所有节点的瞬时发现概率均值,以判断新节点可行性.仿真结果和对比研究表明,算法的改进策略能够处理隐身突防航迹规划的两个特性,并且可在复杂环境下快速生成更优的突防路径.     

复杂目标的近场RCS估算

为了预估复杂目标的近场雷达散射截面(RCS),通过图形电磁计算方法(GRECO)来求得复杂目标远场散射中心的雷达散射截面,采用z-buffer遮挡消隐技术来提取面元远场散射中心的位置,然后给出一种预估复杂目标近场RCS的方法.在雷达天线与目标之间的距离不是太近的情况下,通过仿真目标的远场和近场RCS的分布情况,并对其结果进行比较分析.可以证明该方法计算出来的近场RCS是有效的、准确的,可以应用到实际工程中去分析和解决问题.     

FDTD方法吸收边界条件的研究及应用

用时域有限差分法(FDTD)求解电磁散射问题中,吸收边界条件的设置起着关键性作用.通过时间和空间上的递推算法对时域有限差分法中的两种吸收边界条件:Mur吸收边界条件和完全匹配层(PML)的吸收效果进行了比较和分析.同时,引入参数对PML的差分方程进行了优化,避免了将电磁场分裂为两个分量进行计算,进而降低了计算内存开销.实验结果证明PML具有更优越的吸收性能.最后,在FDTD算法中应用PML吸收层对一圆柱形导体的雷达散射截面积(RCS)进行数值仿真,验证了FDTD算法在计算雷达散射截面积(RCS)上的有效性.     

图形电磁计算方法的改进

图形电磁计算方法是计算复杂目标高频区雷达散射截面(RCS)的有效方法之一.而复杂目标的电磁散射主要来源于面元以及棱边.针对传统图形电磁计算方法的特点及其不足之处,提出并实施了相应的改进措施,包括:对面元散射场的离散化计算公式进行了修正,对棱边散射场的计算引用新的等效电磁流边缘分量表达式.计算实例表明,改进后的方法与实验测量值吻合良好,具有更高的计算精度和准确性.该方法对隐身与反隐身技术及仿真技术的研究,具有一定的参考价值.     

飞行器RCS仿真建模方法研究

雷达散射截面RCS（Radar Cross Section）是基于平面波照射下目标各项同性散射的概念。飞行器RCS的仿真建模在飞行器的仿真过程中既是重点，也是难点。结合雷达模拟器研制过程中对飞行器雷达散射截面仿真建模的实际需求，在建立简化飞行器外形模型和六自由度运动姿态计算的基础上根据目标外形建模特点，将飞行器分解为机头、机身、机翼三种类型的散射体进行研究。针对各类部件的不同特性，综合运用了几何光学法、物理光学法和绕射理论计算飞行器RCS。这种理论建模方法简单，物理概念清晰，计算量不大，能满足仿真实时性要求。     

电磁散射目标的计算机建模

雷达截面的理论分析与预估是飞机隐身技术研究中的重要环节。在计算复杂目标的雷达散射截面时,目标几何建模是一个关键问题,建模方式的选择直接影响计算结果的精确度和整体效率。本文主要采用两种面元法对目标进行建模,并且使用后向面判别和深度缓冲器算法相结合来处理面元的遮挡问题。     

电大尺寸卫星目标RCS的PO法计算与分析

文章给出了一种用于电大尺寸复杂目标雷达散射截面的建模与计算方法,并利用该方法对电大尺寸理想导体的立方体和圆柱体进行仿真验算.通过与矩量法的计算结果比较表明,该方法能快速有效地解决电大尺寸复杂目标的电磁散射问题.文章最后给出了卫星目标RCS的计算实例,并分析了卫星表面的天线和推进器等细小结构对卫星总体的RCS贡献,确定了卫星的主要散射源.     

基于OpenCL的GPU加速三维时域有限差分电磁场仿真算法研究

提出了一种基于开放运算语言（OpenCL）的GPU加速三维时域有限差分（FDTD）电磁场仿真计算的方法．该方法利用图形处理单元（GPU）的并行处理特性并结合OpenCL接口标准实现了时域卷积完全匹配层（CPML）吸收边界条件的三维FDTD的高性能加速计算．首先设置FDTD仿真参数并动态申请内存空间,然后初始化OpenCL的计算参数,对三维电磁模型基于OpenCL进行FDTD加速仿真．本方法显著提升了FDTD电磁场仿真速度,与利用CPU计算相比速度提升可达5-8倍,且具有CPML吸收边界条件,可以模拟电磁波在自由空间的传播;基于OpenCL编译的语言程序可以运行在CPU或GPU硬件上,并可充分发挥多核CPU的并行计算能力,使得FDTD电磁场仿真具有更广泛的实际应用．     

Minimum time ship maneuvering method using neural network and nonlinear model predictive compensator

In this paper, a new minimum time ship maneuvering method using neural network (NN) and nonlinear model predictive compensator is proposed. In this proposed method the NN is used for interpolating the precomputed minimum time solution for real time situations and the nonlinear dynamical model of a ship is used for compensating the control error caused by some modeling errors, disturbances and so on. The introduction of the nonlinear model into the online control system is inspired by the idea that since the nonlinear dynamical model of a ship has been constructed for the off-line numerical computation of the optimal solutions, it could also be used to enhance online control performance. In order to investigate this method, simulation studies and actual sea tests were carried out using a training ship Shioji Maru.The results showed that the system gives approximate solutions in a short computing time and good tracking performance in the actual sea trials.     

图形技术在系统仿真中的应用

本文首先从应用对系统仿真提出的要求出发，讨论了图形技术在系统仿真中的地位及应用范围，然后着重介绍了系统仿真中的动画仿真和图形建模技术，提出了实现动画仿真和图形建模必须解决的关键技术问题，并结合ＩＭＳＳ给出了实现动画仿真和图形建模的一种方法。     

Quantum computing algorithm for electromagnetic field simulation

Quantum computing offers new concepts for the simulation of complex physical systems. A quantum computing algorithm for electromagnetic field simulation is presented here. The electromagnetic field simulation is performed on the basis of the Transmission Line Matrix (TLM) method. The Hilbert space formulation of TLM allows us to obtain a time evolution operator for the TLM method, which can then be interpreted as the time evolution operator of a quantum system, thus yielding a quantum computing algorithm. Further, the quantum simulation is done within the framework of the quantum circuit model of computation. Our aim has been to address the design problem in electromagnetics—given an initial condition and a final field distribution, find the structures which satisfy these. Quantum computing offers us the possibility to solve this problem from first principles. Using quantum parallelism we simulate a large number of electromagnetic structures in parallel in time and then try to filter out the ones which have the required field distribution.     

复杂圆柱壳结构参数化建模方法及模型库设计

针对船舶的主要结构形式——复杂圆柱壳结构,为研究其快速建模方法以实现船舶结构的优化设计,基于隐式参数化模型概念提出参数化模型表征方法,建立其分类和命名体系,给出其参数化建模方式和流程,利用数值仿真工具完成其参数化模型库设计和开发,并应用于某船舶结构的快速建模.算例表明:复杂圆柱壳参数化模型库设计合理,满足复杂圆柱壳结构快速建模和修改的要求.     

船舶在波浪中运动的计算机仿真

该文叙述了将虚拟现实技术运用到船舶运动中的可行性和方法，介绍了在虚拟现实环境中整个船体的建模方法与步骤。然后根据船舶在规则波中的频域六自由度运动方程，理论计算船舶在规则波中的六自由度运动响应。在数值模拟的计算机编程中，使用了Visual C 编程语言并结合Ooen GL(Open Graphics Library)图形接口技术，开发了一套船舶运动仿真的软件系统。     

船舶航向保持运动的间接自回归历遍模型建模

本文针对船舶航向保持过程提出了一种间接的建模方法来描述船舶舵角与艏摇角之间的关系.建模数据来源于东京海洋大学实验船舶"夕路丸"的真实航行数据.首先,以船舶舵角为输入船舶艏摇角速度为输出,建立一个过渡自回归历遍(ARX)模型;然后根据艏摇角速度和艏摇角间的差分关系,得到最终的ARX模型.再多组测试数据下,与机动建模组(MMG)模型和直接ARX模型的长期预测性能做了比较.仿真结果显示,本文提出的间接建模方法对船舶的航向保持过程有更好的长期预测效果.