一维振荡积分的通用求解方法

高振荡积分的快速精确计算是光波、电磁波传播与散射研究的瓶颈之一. Levin方法是一种经典的振荡积分求解方法,但是在节点数比较多时很容易受到线性方程组的病态性的影响.文中提出一种通用的高振荡积分快速计算方法.该方法采用Chebyshev微分矩阵来求解由Levin方法导出的微分方程,不但可以直接求取被积函数的不定积分在各节点上的函数值,而且由其构造的线性方程组往往呈良态.特别地,即使某些特殊的振荡积分使得由其导出的线性方程组呈病态,采用截断奇异值分解(TSVD)方法求解之仍最终可得到很精确的积分结果,从而保证了算法的稳定性.所以,本方法突破了Levin方法容易受到线性方程组的病态性影响的瓶颈.     

一种极化-多普勒气象雷达的射频干扰滤波方法

为了滤除极化-多普勒气象雷达中的射频干扰,该文提出利用谱极化滤波器,适用于同时发射同时接收(STSR)和分时发射同时接收(ATSR)体制的极化气象雷达。首先利用C波段STSR气象雷达的实测数据研究射频干扰的时域、频域和极化域特性,建立射频干扰信号模型。然后,在X波段ATSR雷达的数据中仿真加入射频干扰,验证谱极化滤波器的有效性。总体看来,在ATSR雷达中利用谱极化滤波器可以有效保留降雨目标并且滤除射频干扰。最后,针对STSR雷达提出利用数据分集的方法,STSR雷达的实测数据可以模拟ATSR雷达数据,再利用谱极化滤波器实现射频干扰滤除,同样可以取得较好的滤波效果。      

田径运动中的电子起跑系统研制

在运动会比赛中,运动员的抢跑等现象靠人工来完成,会存在一定的误差。为了提高运动会的公平性和准确性,电子起跑系统越来越受到人们的关注。在我国,目前一些大型赛事使用的电子起跑设备都是从国外购买,价格昂贵,不适合广泛推广应用。本论文设计了电子起跑系统的硬件系统和软件系统,并进行了系统调试。     

分层介质球内场计算的一种改进算法

球体内部电场的获取是介质目标电磁散射特性计算中的关键技术问题.常用方法之一是基于Mie理论的递推算法,由于小宗量时Riccati-Bessel函数存在奇异,使得现有算法存在计算不够稳定的缺点.针对这一问题,提出了一种分层介质球内场获取的改进算法.该算法提出了新的内场展开系数递推关系,改进了现有的Riccati-Bessel函数递推式,解决了Riccati-Bessel函数的奇异性问题.同时,与FEKO 5.4的计算结果比对表明,该算法具有很高的精度,能够为复杂介质散射特性研究提供参考和对比.     

运动调制的间断型长箔条散射特性研究

随着高分辨、分布式、组网融合的雷达系统的发展,传统箔条面临着干扰效率不足、三维维形困难等问题.针对发展低维高效的箔条干扰方式的需求,提出了一种由传统箔条串接而成的间断型长箔条,并通过模态分析和数值仿真研究了其在稀薄大气中的运动学特性和散射特性.该类箔条由考虑了缩短效应的多根传统箔条间隔一定距离依次相连形成,旨在通过约束传统箔条在稀薄大气中的自由扩散,维持雷达距离单元内较高的箔条密度,从而提高干扰效率.仿真结果表明：在不同指向条件下,单根7.44 m间断型长箔条两分钟内的雷达散射截面（radar cross section, RCS）均未出现下降趋势,仅在均值附近上下波动;单根7.44 m间断型长箔条在X波段各频点的平均RCS较同质量的传统箔条均有所提升,10 GHz条件下至少提升了3 dB;100根随机分布的7.44m间断型长箔条形成的箔条云RCS均值约为-9 dBsm,较相同条件下传统箔条形成的箔条云提升了6～7 dB.新型间断型长箔条可为典型小RCS目标的高效费比防护提供支撑.     

随机射线方法分析飞机尾流的电磁散射特性

使用渗流网格建模飞机尾流区域内的湍流介质,在此基础上使用随机射线方法从概率论的角度分析和研究电磁波在飞机尾流这种非均匀湍流介质内后向散射的平均行为.通过数学推导得到后向散射的平均接收功率和RCS的解析表达式,以及用于数值计算的积分表达式.对模型参数的取值范围进行了讨论和分析,给出了典型的飞机尾流介质物理参数条件下的雷达散射截面.     

田径运动中的电子起跑系统研制

在运动会比赛中，运动员的抢跑等现象靠人工来完成，会存在一定的误差。为了提高运动会的公平性和准确性，电子起跑系统越来越受到人们的关注。在我国，目前一些大型赛事使用的电子起跑设备都是从国外购买，价格昂贵，不适合广泛推广应用。本论文设计了电子起跑系统的硬件系统和软件系统，并进行了系统调试。     

一种基于激光雷达探测的风场多特征反演方法北大核心CSCD

在航空安全领域,准确掌握低空风切变、湍流、飞机尾流等精细的三维风场信息,能为飞机安全起降提供重要支撑,其中激光雷达是极具潜力的风场信息精细获取的传感器。本文提出一种基于激光雷达的体积扫描策略及多风场特征获取方法,采用交替多个特定高度角的圆锥扫描方式,通过一次体扫综合实现三维风场反演、风切变预警以及湍流强度特征参数反演等功能。仿真和机场实验验证了本方法对于机场周边风切变和湍流的探测反演具有较好的性能。     

多经纬仪跟踪探空气球的空中风场反演方法北大核心CSCD

气象观测中,常用经纬仪跟踪随风飘移的氢气球,实现对于空中各高度上风场的观测。使用单经纬仪进行空中风观测时,往往存在一定误差,主要来源于两个方面,一是受限于观测数据的低可靠性以及氢气球升速的变化,所求空中风具有较大的误差;二是氢气球自身具有一定的惯性和曳力,使其本身不能作为风场的良好示踪物,所观测速度不能直接代表空中风速度。本文基于单经纬仪风场观测原理,提出多经纬仪定位方法(Multi-Theodolite Location Method,MTLM)。首先将经纬仪协同探测氢气球获得的高度角和方位角信息,通过相应的坐标变换与最小二乘法算法,获取氢气球的精确轨迹和速度信息,随后对运动方程分析,实现了由氢气球速度对于背景风场速度的反演。在仿真实验中,本文方法定位的氢气球空中轨迹,各方向均方根误差小于2 m;反演背景风速时,通过本方法反演的背景风场与传统单经纬仪相比,水平速度和垂直速度准确度分别提升超过80%和90%。外场实验中,采用MTLM方法反演水平风速较单经纬仪性能有较大的提升,风向和风速准确度分别提升86%和66%,在高精度风速获取上MTLM方法具有更好的性能。     

云雾中飞机尾流的环量估计

结合典型的稳定段尾流空气动力学模型和电磁散射模型,仿真分析了尾流的毫米波雷达多普勒特性;进而利用网格映射的方法,提出了一种基于双部毫米波雷达探测的尾流速度场反演和环量估计技术。结果表明,双部多普勒雷达可有效估计垂直于航向截面上的尾流二维速度场特征,据此可以得到航空安全领域非常关注的尾流环量特征。