分层媒质中探溅浅二维目标的新方法

本文提出利用时域散射信息对埋于分层媒质中的无耗二维电磁目标进行微波成像的新方法－时域变分迭代法（ＴＶＩＭ）。这是一种基于电磁体等效原理、变分原理和傅立叶变换的迭代方法。我们列举一些典型的反演实例，并与有关文献结果作了比较，考察ＴＶＩＭ的收敛性能、反演复杂目标能力、抗随机噪声等反演性能，并从理论上简要分析形成ＴＶＩＭ良好反演性能的原因。     

半无限大空间中无耗二维电磁目标的微波成像新方法

本文提出利用模拟得到的时域散射信息对埋于半无限大空间中的无耗二维电磁目标进行微波成像的新方法－－时域变分迭代法，这是一种基于电磁体等效原理，变分原理和傅立叶变换的迭代方法，每次迭代各计算正问题和逆问题一次，正问题采用时域有限差分方法处理，列举了一些典型的数值反演实例，并与有关文献结果作了比较。考察了ＴＶＩＭ的收敛性能，反复杂目标能力、抗随机噪声等反性能，并从理论上简要分析了形成ＴＶＩＭ良好反演性能     

半无限大空间中无耗二维电磁目标的微波成像新方法

本文提出利用模拟得到的时域散射信息对埋于半无限大空间中的无耗二维电磁目标进行微波成像的新方法时域变分迭代法(time-domain variational iterative method,TVIM)。这是一种基于电磁体等效原理、变分原理和傅立叶变换的迭代方法,每次迭代各计算正问题和逆问题一次,正问题采用时域有限差分(finite-difference time-domain)方法处理。列举了一些典型的数值反演实例,并与有关文献结果作了比较,考察了TVIM的收敛性能、反演复杂目标能力、抗随机噪声等反演性能,并从理论上简要分析了形成TVIM良好反演性能的原因。     

分层煤质中探测浅二维目标的新方法

本文提出利用时域散射信息对埋于分层媒质中的无耗二维电磁目标进行微波成像的新方法一时城变分迭代法（TVIM）。这是一种基于电磁体等效原理、变分原理和傅立叶变换的迭代方法。我们列举一些典型的数值反演实例,并与有关文献结果作了比较,考察TVIM的收敛性能、反演复杂目标能力、抗随机噪声等反演性能,并从理论上简要分析形成TVIM良好反演性能的原因。     

电磁拓扑结合积分方程求解电磁脉冲传播问题

提出一种求解电磁脉冲传播与耦合问题的方法。该方法的思路是将电磁拓扑方法与时域积分方程算法相结合,前者提供方法论,后者实现具体计算。可以提高分析效率,增大可计算目标及区域的尺度,克服复杂电子信息系统直接进行电磁计算的困难,并充分利用时域积分方程的优点。阐述了电磁拓扑理论分析和解决问题的基本思路,归纳了应用电磁拓扑解决电磁脉冲传播与耦合问题的四个主要步骤。提出了电磁拓扑与电磁计算的结合方法,并研究了时域积分方程加速方法。     

基于深度学习的GPR时频域联合电磁反演方法

对探地雷达(ground penetrating radar, GPR)数据进行电磁反演可以获得探测区域中目标的几何参数和电磁参数.本文针对GPR时域数据与频域数据在图像域的特征差异,首先设计了基于深度学习的GPR维度变换自编码器提取GPR回波数据的时域特征,并对GPR时频域特征进行一致化处理;然后设计了基于时频融合数据的电磁反演处理框架GPR-EInet,并分别使用2 000和200个GPR B-Scan数据对GPR-EInet进行训练和测试.仿真实验结果表明,GPR-EInet可以在SNR=-10 dB、目标介电常数与背景介电常数的相对偏差为50%的情况下实现单/双目标的电磁反演,介电常数反演结果与真实值的结构相似性指数（structure similarity index measure, SSIM）达到了0.995 64.分别运用GPR-EInet、ünet与PINet对仿真数据进行电磁反演,结果表明：GPREInet的抗噪性能要优于PINet与ünet.对实测的GPR数据也开展了电磁反演实验,获得了探测区域的目标参数信息.与单独的时域或频域数据反演相比,时频融合数据提升了GP...     

一种探测二维电磁目标的新方法

电磁目标的探测对通信而言有着十分重要的意义。本文描述一种收敛迅速、结果准确、抗强随机噪声的探测二维电磁目标的新方法。首先从体等效原理出发得到一个积分方程组，此方程组可求解散射问题。随后，对此方程组求变分，变形后得到散射场变化与介电参数变化之间关系的矩阵方程，即反演方程。文中列举了几个例子，通过数值实验结果证明本法收敛速度快、反演精度高、适应复杂目标的能力强，能抗强随机噪声干扰     

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.     

分层媒质中浅二维目标的探测

本文探讨利用时域散射场信息探测分层媒质中法二维目标、分层媒质中目标的探测具有明显的应用价值．但相对自由空间而言，这种探测要困难得多。本文给出一种基于体等效原理的探测分层媒质中钱二维目标的方法。这是一种选代方法．从一阶玻恩近似开始迭代．每次迭代过程中正问题和逆问题各计算一欢，正问题采用FDTD方法。利用体等效原理，得到反映时域散射场和目标介电常数分布之间关系的体积分方程，经傅立叶变换并离散化后得到反演方程。为了克服问题的病态．采用了伪求逆技术、文中列举了几个具有代表性的例子，最后讨论了有关的几个问题。     

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.     

多重网格技术与波恩迭代法 相结合的反演新方法

本文将多重网格技术与波恩迭代法(BIM)相结合,利用时域散射数据对二维无耗非均匀介质剖面进行了反演.在反演迭代过程中,待反演目标区域的离散网格由粗逐渐变细.由于在反演的初期,目标区域离散网格较粗,离散反演积分方程所得到的矩阵方程的维数较小、条件数较低,使得该方法具有稳定性好、更容易收敛到真解的特点.通过反演实例表明,该方法极大地降低了反演过程的计算量,与传统的BIM方法相比能更精确地反演高对比度的散射目标.更为重要的是本文方法简单可行、可以与其它任何反演方法相结合.     

遗传算法和多重网格在两步线性反演中的应用

基于扩展玻恩近似和电场积分方程,建立起非线性反演方程,然后应用两步线性反演方法进行迭代反演.在反演过程中,采用多重网格技术将待反演区域的离散网格从粗网格逐渐推演到细网格.在迭代前期,待反演区被离散为粗网格,利用实数编码的遗传算法对病态方程进行优化反演,并将其迭代反演结果作为迭代后期的初始值.在迭代后期,待反演区被离散成细网格,则采用共轭梯度(CG)法求解未知量较多的矩阵方程.二维轴对称非均匀介质剖面分布的反演结果表明,本文方法可反演高对比度的散射目标,具有较好的稳定性.     

三通道瑞利散射测风激光雷达风速反演算法

为了获得更为准确的大气风速廓线,使用国内首台基于三通道Fabry-Perot标准具的瑞利散射测风激光雷达进行风场测量,提出了根据实测数据及时调整标准具位置的激光频率反演方法。此方法有效减小了激光频率漂移和抖动造成的反演误差,同时对传统风速算法进行了改进。利用非线性迭代算法处理数据,通过对两种算法处理结果的比较,发现迭代算法具有更高的反演精度。使用非线性迭代算法对三通道瑞利散射多普勒测风激光雷达风场测量数据进行处理,得到了10km～40km的大气风速廓线。结果表明,此种风速反演算法切实可行,并提高了反演精度。     

An enhanced Gauss-Newton inversion algorithm using a dual-optimal grid approach

We developed two algorithms for solving the nonlinear electromagnetic inversion problem in the Earth. To achieve a balance between efficiency and robustness, both algorithms employ the Gauss-Newton inversion method. Moreover, to speed up the inversion's computational time, the so-called optimal grid technique is utilized. The first algorithm uses a forward solver with a very coarse optimal grid to calculate the Jacobian matrix. Hence, in this scheme we employ two different sets of optimal grids. One set is used to compute the data mismatch to be minimized and the other set is used to construct the Jacobian matrix. In the second approach we use a fixed-point iteration process where the inverse kernel is approximated on a coarse optimal grid that does not significantly compromise accuracy. The advantage of these optimal grids is that they considerably reduce the computation time without compromising accuracy. Numerical examples for two-dimensional axially symmetric and three-dimensional anisotropic configurations are used to demonstrate the advantage of using both algorithms over the standard Gauss-Newton inversion method.     

On Bayesian scatterometer wind inversion

In a quest for a generic unbiased scatterometer wind inversion method, the different inversion procedures currently in use are revisited in this paper. A careful examination of both the errors in the wind and in the measurement domain, combined with the nonlinear shape of the geophysical model function (GMF), leads to a generic and novel Bayesian wind retrieval approach in the measurement domain. In this approach the shape of the GMF solution manifold in measurement space is more important than the specified noise. This shape is related to the system wind direction sensitivity, and when this sensitivity is uniform, realistic and precise wind direction distributions are retrieved, even when measurements lie far from the GMF manifold. A simplified measurement space transformation that produces such uniform sensitivity for the European Remote Sensing Satellite (ERS) scatterometer is presented and shown to have reduced wind direction bias compared to the more traditional (measurement-noise normalized) inversion for ERS. Moreover, the simplified wind inversion reveals a similar performance to the current operational ERS wind inversion, but is potentially more generally applicable. The simplified method is then applied to SeaWinds but is ineffective. In this case the instrument geometry results in a low sensitivity to wind direction at a few specific directions. As a consequence, certain wind direction solutions remain favored in the SeaWinds inversion.     

Linear and nonlinear modeling of switched-capacitor ΔΣ modulators

A new methodology is presented for both linear and nonlinear circuit-level modeling of switched-capacitor ΔΣ modulators. It takes account of the MOSFET parasitic capacitances, switch on-resistances, opamp gain-bandwidth products, the nonlinear behavior of the parasitic capacitances and opamps, clock jitter, etc. Mathematically, a system of circuit equations is constructed by nodal analysis in the frequency domain, and its solutions in the form of Volterra series are mapped into the time domain by numerical Laplace inversion. The methodology can be used for nonlinear-distortion analysis. It is implemented in software within MATLAB.     

Numerical simulation of nonuniformly time-sampled pulse propagation in nonlinear fiber

Numerical simulation of pulse propagation in nonlinear optical fiber based on nonlinear Schrodinger equation plays a significant role in the design, analysis, and optimization of optical communication systems. Unconditionally stable operator-splitting techniques such as the split-step Fourier method or the split-step wavelet method have been successfully used for numerical simulation of uniformly time-sampled pulses along nonlinear optical fibers. Even though uniform time sampling is widely used in optical communication systems simulation, nonuniform time sampling is better or even desired for certain applications. For example, a sampling strategy that uses denser sampling points in regions where the signal changes rapidly and sparse sampling in regions where the signal change is gradual would result in a better replica of the signal. In this paper, we report a novel method that extends the standard operator-splitting techniques to handle nonuniformly sampled optical pulse profiles in the time domain. The proposed method relies on using cubic (or higher order) B-splines as a basis set for representing optical pulses in the time domain. We show that resulting operator matrices are banded and sparse due to the compact support of B-splines. Moreover, we use an algorithm based on Krylov subspace to exploit the sparsity of matrices for calculating matrix exponential operators. We present a comprehensive set of analytical and numerical simulation results to demonstrate the validity and accuracy of the proposed method.     

大摆角摆臂式干涉仪非线性干涉信号光谱反演

为快速实现大摆角摆臂式干涉仪非线性干涉信号的光谱反演,通过分析大摆角摆臂式干涉仪的工作过程和干涉信号的非线性对光谱反演的影响,提出了基于非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)的光谱反演方法。该方法先利用核函数和卷积算法让非线性干涉信号线性化,然后对线性化的干涉信号进行快速傅立叶变换实现光谱反演。实验将光程差替换法和NUFFT算法分别应用于非线性干涉信号的光谱反演。结果表明:两者光谱反演精度相近,但NUFFT算法速度更高。     

基于塔域的通用循环移位掩码设计方法

该文分析了塔域的运算特性,提出了基于塔域分解的非线性变换实现方法,设计了求逆运算的随机掩码方案,利用循环移位对随机掩码进行移位变换,形成了基于塔域的循环移位随机掩码方案,实现了所有中间值的随机化隐藏,提高了算法的抗能量攻击能力。该文在高级加密标准(AES)算法上进行验证,利用T-test和相关性分析对掩码方案进行安全性评估。该掩码方案无明显信息泄露点,可有效抵抗相关性攻击,另外较现有文献的掩码方案,资源开销更小,通用性更好。