随机分布的多个非球形群聚散射体的极化散射及其数值模拟

本文利用T矩阵法,通过严格求解N个粒子的多次散射方程,发展了随机分布的多个非球形群聚散射体的集合性相干散射的计算机数值模拟方法。数值地给出了在空间随机分布的群聚散射体的极化散射与粒子的形状、大小、空间分布和取向等参量之间定量的函数关系。并将随机分布的群聚散射体的后向散射与单个粒子和单个群聚体独立散射的数值结果进行了比较,表明多个粒子的群聚分布对散射特性产生显著的影响。     

二维散射问题的一个完整的时域解

本文研究了利用卷积直接求解瞬态散射远场的方法，得到二维散射问题完整的时域解，通过计算实例与严格理论解的比较，表明算法的正确性，评议中给出几种规则散射体的RCS和瞬态散射远场的计算结果。     

理想导电柱体电磁散射的有限差分法

本文提出一种新的求解二维电磁散射的数值方法。应用辐射边界条件将无限大空间的电磁散射问题限制在有限区域内,采用有限差分技术数值求解波动方程、辐射边界条件及散射体表面边界条件,从而获得理想导电二维散射体的表面感应电流及近场分布。本文给出的圆形、椭圆形及方形截面柱体的数值计算实例表明,这种方法可获得与本征函数级数解或矩量法解相当吻合的结果,大大优于表面辐射条件法的结果,表明这种方法可能成为代替现有解析或数值方法的有效方法。     

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。     

一致性绕射理论的等效边缘电磁流法在抛物线方程中的应用

将抛物线算法应用于目标的电磁散射特性分析中.针对传统的抛物线算法在计算棱边散射体时误差较大这一问题,本文引入了一致性绕射理论对其进行修正.数值结果表明:与传统方法相比,该方法可以提高棱边散射体的计算精度.     

采用分部外推BCGS-FFT方法快速求解电磁散射问题

为了快速求解电磁散射问题中具有震荡性、奇异性、慢收敛性的索末菲积分,提出了一种利用分部外推算法加速索末菲尾部积分计算,并结合稳定双共轭快速傅里叶变换(stabilized biconjugate gradient fast Fourier transform,BCGS-FFT)算法求解电磁散射问题场分布情况的新方法. 首先给出电场积分方程(electric field integral equation, EFIE)的表达形式,且在求解过程的索末菲积分中应用一种便捷的椭圆积分路径来最小化索末菲积分的震荡性与奇异性,在索末菲尾部积分使用Levin分部外推法来提高积分收敛速度,以此来快速填充并矢格林函数矩阵. 然后对新方法进行了多种数值实验,验证算法的精确度,并对比了新方法与传统BCGS-FFT方法的计算效率,发现在保持相同计算精度的条件下,新方法可节省20%～37%的计算时间. 该方法能应用于复杂散射体嵌入多层空间的电磁散射计算,为快速求解目标区域的电磁散射场提供了一种新的方法.     

二维导体电磁散射问题的超快速加窗迭代法

利用散射体表面上与外侧共形面上差分网格点的场关系,导出了快速求解二维电磁散射问题的迭代格式,并进一步用光滑窗函数压缩导致原迭代发散的阴影区尖刺状误差电流分布,提出了超快速加窗迭代法.数值结果表明,新方法的迭代次数与散射体电尺寸以及离散点数无关,能够快速求得具有足够精度的离散解.若结合快速Fourier变换或多层快速多极子算法,该算法的总体计算复杂度可降低为O(NlogN),几乎可比其它快速数值方法降低一阶.     

超宽带电磁脉冲二维金属柱体时域逆散射成像的研究

本文研究了利用超宽带电磁脉冲对二维金属散射体进行成像算法 ,通过参考LSF算法〔5～ 8〕的基本思想 ,基本克服了Born迭代法在处理金属散射体时理论上的缺陷。并通过对求解大型“病态”线性方程组算法的改进 ,提高了二维金属散射体的时域逆散射成像算法的稳定性和二维金属散射体 (尤其是在存在多个散射体的情况下 )的成像质量。最后给出了相应的实验结果     

基于Split-Field FDTD法的近埋地无限长散射体二维算法

提出了一种基于周期结构split-field FDTD法的近埋地无限长散射体二维算法.该方法根据散射体轴向均匀性将三维split-field FDTD法转化为二维算法,减少了内存和计算量,可分析斜入射脉冲波照射下近地、埋地无限长散射体散射问题.为了进一步减小计算量,连接边界上的入射波(地上为原始入射波和反射波的叠加,地下为透射波)采用一维FDTD法引入.吸收边界采用了UPML匹配层,导出了适用于split-field FDTD算法与有耗介质匹配的UPML方程.通过数值算例,验证了此二维算法应用于近埋地无限长散射体问题的有效性和实用性.     

高阶有限元-边界积分法在二维散射中的应用

以二阶、三阶基函数为例,应用高阶有限元-边界积分法分析了二维散射体电磁散射特性。计算了几种二维方柱(导体和介质)的雷达散射截面,结果与矩量法一致,对三种数值结果进行了误差分析。结果表明:高阶有限元-边界积分法比一阶有限元-边界积分法有着更高的计算精度、收敛速度和计算效率。     

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.     

改进的IPO与FEM混合法分析复杂电大腔体电磁散射

对传统的迭代物理光学法(IPO)进行了改进,使之适合于分析具有非完纯导电边界的电磁问题,并与矢量有限元方法(FEM)相结合,对内壁涂敷介质的具有复杂终端结构的电大尺寸腔体的电磁散射特性进行分析.通过Fresnel反射系数,利用IPO方法处理腔体内壁比较平滑的介质涂敷区域,在结构复杂的终端区域,利用FEM进行分析.利用交界面上场强连续条件实现两个区域之间的电磁耦合.通过迭代,计算出腔体内部稳定的电磁场分布,进而获得整个腔体的散射特性.由于在介质涂敷附近区域避免了FEM处理过程,从而可以节省大量计算时间和内存消耗.     

矩形波导E面不连续性的DDM/FEM分析

应用区域分解法(DDM)结合有限元法(FEM)分析矩形波导E面不连续性问题,将原求解区域分解为若干个非重叠的子域,在子域的虚拟边界上采用吸收虚拟边界条件,以保证相邻子域间的波传播。分别计算了矩形波导中加载双金属膜片和双介质柱时的散射系数,结果与有关文献一致。采用这种技术,大大地减少了对计算机内存的需求。     

A novel efficient algorithm for scattering from a complex BOR usingmixed finite elements and cylindrical PML

An efficient finite-element method (FEM) is developed to compute scattering from a complex body of revolution (BOR). The BOR is composed of a perfect conductor and impedance surfaces and arbitrary inhomogeneous materials. The method uses edge-based vector basis functions to expand the transverse field components and node-based scalar basis functions to expand the angular component. The use of vector basis functions eliminates the problem of spurious solutions suffered by other three component FEM formulations. The FEM mesh is truncated with a perfectly matched layer (PML) in cylindrical coordinates. The use of PML in cylindrical coordinates avoids the wasted computation which results from a spherical mesh boundary with an elongated scatterer. The FEM equations are solved by ordering the unknowns with a reverse Cuthill-McKee algorithm and applying a banded-matrix solution algorithm. The method is capable of handling large, realistic radar targets, and good agreement with measured results is achieved for benchmark targets     

复杂媒质电磁散射特性的有限元—边界元方法分析

通过有限元-边界元方法分析具有复杂媒质特性目标的电磁散射特性,如各向异性、双各向同性、双各向异性等.该混合方法能够利用有限元灵活地处理散射体内部的复杂材料,利用边界积分方法分析物体的非闭合区域,避免了使用吸收边界条件截断开放区域.通过推导基于有限元法的双各向异性媒质的泛函表达式,实现铁氧体、等离子体、手征等各类复杂媒质的统一建模,使该方法有很强的通用性.数值结果证明:本文发展的有限元-边界元方法对复杂媒质电磁散射问题分析的准确性和有效性.     

电大尺寸目标电磁散射的区域分解计算

提出了电大尺寸目标电磁散射的有限元区域分解计算方法。分析了子区域的有限元解法,建立了区域分解耦合的边界方程,导出了相应的耦合矩阵,并采用了内视法还原了耦合矩阵对称、稀疏的特征,最后研究了不同类型大尺寸目标的雷达散射截面问题并与公开文献结果进行了分析比较。     

对称线性BiCG迭代法求解波导问题

提出了一种对称化线性双共轭梯度(BiCG)迭代算法,应用于光电工程领域中波导问题的分析。该算法是针对有限元线性系统系数矩阵的大型复对称特性,在常规BiCG迭代法基础上对其进行对称化所得到的快速迭代求解算法。数值结果表明,所提出的对称BiCG迭代法比若干常用方法更加有效。     

基于EM算法和信息论准则的分布式目标检测算法

该文针对在相干积累期间发生距离走动且转动较快的分布式目标检测问题,提出了一种基于EM算法和信息论准则的改进广义似然比检测算子。采用信息论准则与期望极大化方法对不同预设速度下各个距离单元的信号参数进行估计,并进一步利用目标相邻强散射单元特性和相邻预设速度相关性,推导出改进的广义似然算子,随后证明了该算法的恒虚警率特性。两类飞机实测数据的多个实验结果表明,该算法性能相对于传统的广义似然算法和非相干积累算法有明显的提高。     

一种多导体散射问题的快速宽频带分析

分块阻抗矩阵迭代算法(Block-Iterative Algorithm)是一种非常直接而有效的求解多导体散射的加速求解算法.然而当单导体尺寸较大时,求解多导体散射的宽频带特性时仍然存在较费计算资源问题.基此,提出采用一种有效的Pade逼近型[Z]阻抗矩阵内插技术与分块阻抗矩阵迭代算法相结合的方法来快速分析多导体的宽频带电特性;计算结果与已有结果吻合较好,并且大大节省了计算资源,从而说明了该方法的快速性和精确性.     

关于ICCG与有限元结合时计算特性的讨论

本文给出了ICCG的复数形式,并将其应用于电磁场散问题的数值计算中.讨论了不同性态的矩阵方程用ICCG求解的特点.并与其它算法进行了对比.同时文中还讨论了有限元网格优化及预选参数Ψ对ICCG收敛速度的影响.结果表明这种算法对解大型问题.尤其是对大型稀疏阵非常有效.