一种分析多目标散射问题的区域分解方法

提出了一种用于分析复杂多目标散射问题的区域分解方法.在该方法中,每个目标作为一个独立的计算区域采用矢量有限元方法进行分析;各个区域之间通过基于格林函数的边界积分方程进行耦合;所得到的耦合矩阵方程采用基于Foldy-Lax多径散射方程的特征基函数方法进行求解.由于矢量有限元方法的灵活性,该区域分解方法特别适合于求解多个具有相同结构复杂目标的散射问题.数值算例验证了该方法的准确性和处理复杂多目标散射问题的能力.     

基于有限元算法的戴罩天线辐射特性快速求解

提出一种基于矢量有限元算法来分析天线罩与天线系统辐射特性的等效方法。在传统有限元方法中,需对整个求解区域进行网格剖分。由于天线局部细小结构的电尺寸与整个求解区域有较大的差距。因此,在网格划分时容易导致剖分奇异性的出现以至于无法顺利剖分或矩阵无法求解。为避免上述问题并提高计算效率,文中将原求解区域进行区域分解,天线在子区域中单独求解,再将子区域边界得到的场值提取出来,同其他求解区域进行耦合,求解耦合矩阵,从而得到整体区域的场值,然后计算所需的增益等辐射参数。并快速准确地得到整个系统计算模型的辐射特性。     

求解谐振区复杂目标散射场的部件耦合分解法

本文提出了一种新的谐振区目标散射的计算方法－部件耦合分解法，这种方法在采用回路线栅模型的基础上，利用谐振区目标散射体中各部件散射体特性阻抗矩阵延续不变性的特点，考虑各部件散射体之间的相互电磁耦合作用，并应用数学十分块矩阵理论，以简化谐振区目标散射体的求解。利用这种方法，采用并行处理，可加快谐振区目标散射体的求解速度，扩大可求解问题的电尺寸。数值结果表明了本文提出的部件耦合分解方法的有效性。     

大型波导缝隙阵与天线罩的一体化高效精确分析

针对带罩大型波导缝隙阵的辐射特性分析, 基于并行区域分解合元极算法, 提出一种多区域的精确高效算法.将每根波导缝隙天线以及天线罩实体目标作为一个有限元计算区域, 各区域之间通过基于各区域表面的边界积分方程进行耦合, 并于天线罩内部应用区域分解技术来降低计算资源实现高效计算.与传统单区域合元极的数值结果比较验证了该多区域方法的精确高效性, 还计算分析了带罩大型波导缝隙阵的频域辐射特性.     

基于有限元的区域分解方法在永磁聚焦系统仿真中的应用

随着计算机技术以及并行求解技术的发展,区域分解方法越来越多地应用于计算电磁学的各个领域.针对微波管中的永磁聚焦系统仿真,该文提出一种基于有限元的非重叠区域分解方法,其引入一种新型传输条件,并采用内罚的方式推导出有限元弱形式.该区域分解法的最大优势是不需要引入多余的未知量,并且最终集成的有限元矩阵满足对称正定性,适合采用预处理共轭梯度法进行矩阵方程的求解.该文仿真了多个微波管永磁聚焦系统,并与商业软件Maxwell进行了详细的对比,结果表明所提出的区域分解方法和Maxwell精度相当,却拥有着更加优越的计算性能.     

非负矩阵分解耦合环形区域分割的图像哈希认证算法

受到图像传输的限制,研究人员还未设计出同时具备较强安全性、鲁棒性,且行之有效的耦合环形区域分割的图像哈希认证算法。因此,提出非负矩阵分解耦合环形区域分割的图像哈希认证算法。所提算法利用高斯平滑滤波电路,除去图像中较为明显的噪音、调节图像亮度,并通过非负矩阵分解通过构建图像耦合环形区域预处理函数,对滤波后的图像进行耦合环形区域分割,完成图像的预处理。在图像的耦合环形区域进行图像哈希认证前,先对耦合环形区域分割结果进行归一化处理,对非负矩阵分解的分割结果进行归纳,减少算法运算量。算法根据归一化处理结果对图像哈希算法流程进行设计。经实验验证表明,所提算法具备较强的安全性和鲁棒性,对增强图像传输清晰度较为有效。     

基于有限元的区域分解方法在永磁聚焦系统仿真中的应用

随着计算机技术以及并行求解技术的发展,区域分解方法越来越多地应用于计算电磁学的各个领域.针对微波管中的永磁聚焦系统仿真,该文提出一种基于有限元的非重叠区域分解方法,其引入一种新型传输条件,并采用内罚的方式推导出有限元弱形式.该区域分解法的最大优势是不需要引入多余的未知量,并且最终集成的有限元矩阵满足对称正定性,适合采用...     

用区域分解法分析基于NRD波导结构的漏波天线

提出了利用区域分解结合频域有限差分法,分析基于NRD波导结构的漏波天线。用区域分解法将原问题分解为若干子问题,大大缩小稀疏矩阵的规模,从而使得求解大尺寸问题成为可能。文中首先介绍了区域分解法在分析三维电磁问题中的实现,并计算了典型结构金属块的散射问题,用于验证算法的正确性;最后分析了一种基于NRD波导结构的漏波天线,并与实验值进行了比较,说明了方法的有效性。同时还给出了一种能够有效改善该天线性能的改进型漏波天线结构的分析结果。     

一种新的红外目标跟踪算法

给出了一种基于独立分量分析的红外目标跟踪新算法.在红外序列图像的第一帧中,依据目标的尺寸和大概位置选择目标区域,进行独立分量分析得到目标矩阵.在后序图像中选取跟踪区域,将其在独立分量上投影得到跟踪矩阵.利用实际目标区域所得跟踪矩阵和目标矩阵的夹角最小这一特点,进行目标跟踪,在目标被遮挡、形状变化和背景发生变化等复杂环境下取得了较好的跟踪效果,与传统方法比较,有较好的适应性.     

基于区域协方差矩阵的末制导目标跟踪

针对红外成像末制导阶段目标尺寸和姿态迅速变化的问题,提出了一种基于目标区域协方差矩阵的粒子滤波器目标跟踪方法。为了在红外成像末制导阶段精确跟踪目标以及抑制逐渐显现的图像细节,本方法以目标位置和大小作为目标状态,通过粒子滤波器跟踪在实时帧图像中的目标,并在图像金字塔上迭代定位目标以提高跟踪精度。为了适应目标大小的变化,通过实时更新目标模板(区域协方差矩阵)以调整跟踪窗的大小。选择多种目标特征构造区域协方差矩阵,作为目标描述符来匹配、定位目标。仿真结果表明,该方法不仅能适应末制导阶段目标尺寸的急剧变化,而且对红外成像末制导阶段目标能实现精确跟踪,表现了很好的鲁棒性。     

电大目标RCS的高频计算方法

研究了电大尺寸复杂军事目标—导弹与飞机电磁散射的PO 计算方法。根据MPI 并行平台的特点,给出了将PO三角面元按照编号循环分配到不同进程,进行并行遮挡判断的详细过程。以简单的球面模型为例,通过对比不同进程的计算时间,给出了本文方法的并行加速比,表明了该并行方案的高效性。然后给出了电大尺寸导弹与飞机目标RCS 的计 算实例。采用FEKO 软件对实际军事目标进行建模和三角面元剖分,运用基于PC 集群MPI 并行平台的并行PO 方法计算了导弹与飞机目标的RCS,结果表明了该方法的有效性和准确性。     

各向异性材料部分涂覆导体的散射特性研究

利用物理光学法(PO)与有限元法(FEM)混合方法,研究了有各向异性媒质局部涂覆的电大导体目标的电磁散射问题.在有复杂媒质涂覆的电小结构区域采用有限元法,在未涂覆媒质的电大导体区域采用物理光学法结合等效电磁流法.将两部分区域的边界进行消隐处理,考虑耦合效应,并利用共同的等相位面,将不同区域产生的散射场矢量叠加得到总散射场.文中的实例结果与传统的FEM很好的一致,说明了该方法的有效性和精确性.     

The finite-element method with domain decomposition for electromagnetic bistatic scattering from the comprehensive model of a ship on and a target above a large-scale rough sea surface

The domain decomposition method (DDM) and finite-element method (FEM) are developed for numerical solution of bistatic scattering from the composite model of a ship on and a target above a two-dimensional (2-D) randomly rough sea surface under an electromagnetic (EM) wave incidence at low grazing angle. The coupling boundary conditions on the interface between two adjacent subdomains are derived when the conformal perfectly matched layer is used as the truncation boundary of the FEM, and the final coupling matrices are obtained by using the inward-looking approach. Because the computational domain with several millions of unknowns can be solved on a personal computer, our FEM-DDM method is powerful for scattering simulation of a very large-scale rough surface with targets presence. In addition to reduction of the memory storage, the superiority of this method in computing time over the conventional FEM is also demonstrated. Our codes are examined by the FEM without DDM, the forward-backward method (FBM), and generalized FBM for some simple cases. Numerical simulations of bistatic scattering from a comprehensive model of a ship on and a target above the 2-D randomly rough perfectly conducting sea surface in large electric scale are obtained, and its functional dependence on many physical parameters of the targets and oceanic status are discussed.     

粗糙金属和介质目标的太赫兹散射特性分析

太赫兹频段金属和介质粗糙目标的散射特性是研究太赫兹雷达目标特性的重要基础。当目标表面的主曲率半径远远大于入射波长,且粗糙表面高度起伏与斜率起伏远小于入射波长时,根据稳定相位法和标量近似法,可获得粗糙金属和介质目标的相干散射截面和非相干散射截面。基于稳定相位法,任意目标的相干散射截面可退化为粗糙导体、光滑介质和粗糙介质目标的相干散射。该文分析了电大尺寸光滑金属铝和介质白漆球的散射截面,与Mie理论计算的介质球的散射特性吻合,散射截面误差小于0.1 dBm2。采用朗伯定理,验证了粗糙介质球的太赫兹非相干散射精确解,当目标表面剖分精度越高,非相干散射的计算精度越高。该文数值计算了粗糙介质球的太赫兹相干和非相干散射特性,分析了表面粗糙度和表面材料对散射特性的影响,为电大尺寸空间目标太赫兹散射特性分析提供了理论基础。      

快速计算电大尺寸目标双站电磁散射的方法

提出利用等效边缘电磁流方法快速计算复杂形体电大尺寸目标的双站ＲＣＳ。该方法运算速度快,考虑了边缘绕射和遮挡,计算精度高。在计算尖锥柱等典型散射体的ＲＣＳ的基础上,计算了一导弹模型在不同方位角下的双站ＲＣＳ,证实了本方法的可行性。     

部件分解法／高频混合法在复杂目标散射近场预估中的应用

本文结合物理光学（PO）法、几何绕射理论（GTD）、弹跳射线法（SBR）等高频方法和部件分解法,研究了电大尺寸复杂目标的近场散射特性。     

基于MATLAB的电大尺寸目标RCS计算系统研究

在分析物理光学法(PO)、等效电磁流法(MEC)、几何光学物理光学法(GOPO)等算法的基础上开发了基于MATLAB的电大尺寸目标RCS计算软件系统.应用MATLAB外部接口与FORTRAN语言混合编程提高了计算效率.最后利用该软件系统计算了典型目标和某大型舰艇的RCS,典型目标的RCS计算结果与测量值比较,吻合良好.某大型舰艇目标的RCS计算结果经分析,计算结果合理.     

NURBS曲面建模的电大目标的宽带RCS快速计算

该文采用物理光学方法(PO),快速计算了非均匀有理B样条 (NURBS) 曲面建模的电大目标的时域瞬态散射和宽带雷达截面(RCS)。通过对频域物理光学散射场表达式进行逆傅里叶变换推导出卷积形式的瞬态散射表达式;对频域物理光学积分进行逆傅里叶变换得到时域物理光学积分的表达式。为了避免数值积分的使用,将NURBS曲面等参数离散为一组三角面片,运用Radon变换得到了时域和频域物理光学积分的精确闭式表达式。遮挡消隐时使用改进的z-buffer方法进行了加速。对时域瞬态散射场快速傅里叶变换得到目标的宽带RCS。文中计算了高斯脉冲平面波入射下模型的瞬态散射响应和宽带RCS,数值结果表明该文方法具有很高的计算精度,且计算速度快于传统时域物理光学法(TDPO)。     

二维电大导体目标宽带雷达散射截面的快速计算

在矩量法的基础上,应用空间分解技术将二维电大导体目标剖分成若干子区域,考虑子区域间的耦合,通过累进迭代法计算出目标表面电流,然后结合渐近波形估计技术计算了二维电大导体目标的宽带雷达散射截面.数值计算表明:计算结果与矩量法逐点计算结果相吻合,计算效率大大提高.     

预处理结合AWE技术求解导体目标RCS

采用渐近波形估计技术(AWE)和预处理技术求解导体目标的宽带雷达散射截面(RCS)。应用矩量法求解导体目标的电场积分方程,通过构造预条件算子,使由矩量法得到的阻抗矩阵稀疏化,从而计算导体表面电流时变得简便,再结合渐近波形估计(AWE)技术计算导体目标的宽带雷达散射截面(RCS)。实例结果表明,该方法在计算电大导体目标时具有较高的计算效率和很好的精度。