多层介质平板结构的传输线等效面模型及相位修正算法

针对电大复杂多层介质结构目标电磁散射特性分析与应用对计算资源和效率的需求,提出了基于传输线理论的等效面模型,推导了相应的相位修正算法,实现对此类目标散射特性的快速准确预估.等效面模型将多层介质平板结构等效为平面,基于传输线理论,采用电路分析中常用的网络分析方法计算该平面的反射系数与透射系数,并通过引入多层介质结构厚度、入射和观测方向等信息实现对反射系数与透射系数的相位修正.仿真结果验证了该文方法的正确性和高效性.      

苹果可溶性固形物近红外光谱无损检测试验

可溶性固形物(Soluble solids contents, SSC)是单糖、双糖和多糖等可溶性糖的总称,是苹果口感和营养品质的关键评价指标之一。为实现苹果可溶性固形物的快速检测,采用STS和QE两款不同光谱仪采集光谱,开展SSC无损检测试验研究。对比分析卷积平滑(SG)、一阶导数(FD)、多元散射校正(MSC)等各种预处理方法及其组合方法,改善光谱信号的效果,对比STS和QE两款仪器的信噪比,并建立不同波长范围的偏最小二乘回归(PLS)模型,建立最佳预处理方法处理后的PLS模型。其中, SG-MSC组合预处理效果最好, STS和QE光谱仪测得的苹果光谱模型预测相关系数分别为0.951和0.859,预测均方根误差为0.433%和0.732%。结果表明,搭建的试验平台可实现苹果SSC的测量,且使用STS光谱仪采集到的光谱信号优于QE光谱仪,研究可为苹果SSC快速检测仪器的设计提供参考。     

GPU上的kD-tree雷达模拟加速

为了加速对雷达系统的计算机仿真模拟,提出一种基于kD-tree的GPU并行加速算法.采用CUDA实现了多种kD-tree的并行遍历算法,并对这些遍历算法性能进行比较分析,从中筛选出了最适合在GPU上进行雷达模拟加速的Shortstack-kD算法.实验结果表明,Shortstack-kD算法不仅对不同种类的场景都能带来明显的效率提升,还可以根据场景的不同情况控制Shortstack-kD的栈长度,以达到算法的最高性能和最大灵活性;在CPU上进行建树的过程中还针对雷达模拟的应用需求进行了优化.     

电大复杂目标电磁散射计算的特征基函数方法

特征基函数方法（CBFM）是一种针对矩量法利用区域降阶技术的快速直接求解方法，通过一组构造在子区域上的特征基函数（CBF）描述目标的未知电流，实现矩量法方程的降阶和快速求解。文章将CBFM用于求解电大复杂目标电磁散射问题，并详细分析了该方法的计算精度和计算效率。计算结果与测量值的比较验证了该方法的精确性和高效性。     

基于FDTD的二维电磁散射反演方法研究

文章针对有耗电磁介质的重建问题发展了一种新的算法.该方法在反演过程中采用常用的非线性最小二乘法来求解逆问题,通过Tikhonov正则化得到描述散射场与散射体电特性参数之间关系的迭代方程,然后将迭代方程离散化得到适于数值计算的形式,并最终实现了介质双参数的同时反演.在此基础上对有耗介质的反演进行了详细的研究,计算结果表明该方法不仅能实现介质的空间定位,在介质的电磁参数的反演上也能满足精度的要求.     

分层介质目标电磁散射计算的快速射线追踪方法

针对利用射线追踪方法计算分层介质目标散射时由于海量射线导致的资源和效率瓶颈问题,提出了改进的蒙特卡洛法和自适应射线细分法,实现对超电大分层介质目标高频电磁散射的快速计算.改进的蒙特卡洛法基于射线在介质分界面上反射和折射的能量分布,将射线分裂等效为按照特定概率发生反射或折射,射线追踪过程中射线数保持不变,而自适应射线细分法通过选择稀疏的初始射线,并根据目标结构和材质的变化自动细分加密,在保证计算精度的同时最大程度降低射线数.仿真试验与参考结果对比验证了本文方法的精确和高效,并分析了两种方法的优缺点,给出了适用范围以及在实际工程应用中的建议.     

含曲面介质结构复杂目标电磁散射计算的射线追踪方法

针对含曲面介质结构的电大复杂目标电磁散射计算问题, 提出一种基于平面元网格模型曲率重构与射线密度归一化概念相结合的快速射线追踪方法.该方法通过曲率重构计算复杂目标表面的主曲率半径, 考虑从光疏介质到光密介质和从光密介质到光疏介质时电磁波照射凹凸曲面所具有的不同扩散或聚焦效应, 并利用射线密度归一化计算射线追踪过程中每一根射线对总散射场的贡献.当射线与介质表面的碰撞点位于焦散处时, 通过引入功率追踪成功克服了传统几何射线管在焦散处的奇异性.仿真结果验证了该方法的正确性和高效性.