多尺度问题电磁特性叠层矩量法分析北大核心CSCD

论文提出了一种叠层矩量法分析多尺度目标电磁特性。论文采用矩量法直接计算强相互作用区域,多层矩阵压缩方法(MLMCM)和多层快速多极子方法(MLFMA)分别用于加速计算低频和高频作用区域。论文通过使用多分辨ILU(MR-ILU)预条件加速迭代求解矩量法离散多尺度目标产生的病态矩阵方程。通过分析实际多尺度目标电磁特性证明论文方法的有效性。     

细导线精确算法在改进的减缩时域有限差分法中的应用

Riku M.M.等提出的FDTD的亚网格细导线精确算法,可以对给定直径的金属导线的电磁特性作精确计算.本文证明了由该算法格式计算的细线周围的电磁场分量,可以直接用于改进减缩时域有限差分(R-FDTD)法计算.用这种亚网格细线精确算法与改进R-FDTD结合计算了一个由细线源激励的矩形金属外壳的源输出功率,所得结果与文献报道的实验数据吻合.该算法与采用标准细线亚网格算法的计算结果相比,计算精度有明显提高.     

基于FDTD算法的新型亚网格技术

提出了一种基于空间滤波（Spatial Filtering-Finite-Difference Time-Domain,SF-FDTD）算法的亚网格技术,使得FDTD算法的Courant-Friedrich-Levy（CFL）稳定性条件可通过空间频域滤波操作得以提高,从而获得高稳定度FDTD算法.进一步将SF-FDTD算法应用到亚网格技术中,可使亚网格区域时间步长的选取取与粗网格一致,从而极大地提高了计算效率.数值计算结果表明,在求解带有精细结构的电磁问题上,所提算法具有较高的准确性和有效性.     

适于多尺度宫颈癌细胞检测的改进算法北大核心CSCD

深度学习技术因其强大的特征提取能力而被广泛应用于目标检测任务中。针对多尺度宫颈癌细胞的识别准确率不均衡、检测效率低等问题,本文提出一种基于YOLO v3模型的改进识别算法mo-YOLO v3(mini-object-YOLO v3)。选用20倍数字扫描仪下采集的宫颈细胞图像作为数据集,为提高算法的鲁棒性,引入对比度增强、灰度图、旋转和翻转等多种数据增强策略扩充数据集;模型以Darknet53网络结合注意力机制作为主干模块,针对宫颈癌细胞尺寸差异大的特点,提出一种多尺度特征融合算法来优化模型结构;针对小目标检测精度低的问题,提出一种改进的损失函数,采用相对位置信息的方法减弱物体框对检测结果的影响。测试结果表明,本文所提的mo-YOLO v3模型不仅在总体识别精度上有明显的优势,同时大大提高了小尺寸宫颈癌细胞的定位精度。该模型对宫颈癌细胞识别的准确率达到90.42%,查准率达到96.20%,查全率达到93.77%,相似指数ZSI为94.97%,高于同类算法。     

立体弯折线缆线束电磁耦合分析的时域混合算法

受复杂系统布线空间的制约,线缆通常为线束结构,并呈现弯折和空间立体分布形态。目前,针对立体弯折线缆线束(BSCs)的电磁耦合,仍缺乏高效的时域建模分析方法。因此,该文基于时域有限差分(FDTD)方法和传输线(TL)方程,提出自适应线缆网格技术,结合高效插值技术和电荷守恒定律,研究了一种高效的时域混合算法,实现立体弯折线缆线束的电磁耦合时域快速同步计算。首先,将立体弯折线束整体结构按照弯折节点分解成多段独立的子线束。然后,基于传输线方程和FDTD方法,结合自适应线缆网格技术和插值技术,构建各段空间立体分布的子线束电磁耦合模型,并求解得到线束沿线各点的瞬态响应。最后,根据电荷守恒定律,构建弯折节点的等效电路模型并求解得到节点处的电压,实现各段子线束之间的干扰信号传输。通过理想导电板上和屏蔽机箱内立体弯折线束电磁耦合的数值模拟,从计算精度和耗用时间方面与CST和FDTD-SPICE的仿真结果进行对比,验证所提方法的正确性和高效性。     

一种快速求解波导模式瞬态响应的新方法

应用有限积分技术,构造出一种快速求解波导特征模瞬态响应的时域有限差分格式。应用该方法计算的结果与通常三维的时域有限差分方法计算的结果十分吻合,但该方法具有很高的计算效率。在新的差分格式下,通过人工添加损耗项,构造出一种新的损耗传输线模型;该方法改善了截断边界条件对虚假反射回波的吸收性能,使虚假的反射回波低于-60dB。     

求解多尺度目标电磁散射的积分方程快速算法

多层快速卡特森展开算法(Multilevel Accelerated Cartesian Expansion Algorithm, MLACEA)可用于加速电小尺寸结构积分方程矩量法,且矩阵与矢量乘积运算计算复杂度为O（N）量级; MLACEA和多层快速多级子算法(Multilevel Fast Multipole Algorithm, MLFMA)均基于八叉树分组结构,便于实现它们的混合快速算法MLACEA-MLFMA. 该混合算法可大幅度降低模拟含精细结构的电大尺寸目标宽带电磁散射问题的计算复杂度. 还详细阐述了求解电场积分方程的MLACEA算法及其与MLFMA算法的混合快速算法MLACEA-MLFMA算法;并通过计算实例对比分析了MLFMA算法与MLACEA-MLFMA混合算法的计算效率.     

基于ADI-FDTD的混合方法及其快速算法

该文介绍了FDTD与ADI-FDTD相结合的方法,提出了减小因两种不同计算方法在边界引起反射的加权平均的方法,并给出了ADI-FDTD计算线性、无耗、各向同性媒质的快速算法.计算结果表明了该方法的有效性.     

基于高阶时域有限差分算法的电磁波传播计算

利用FDTD(2,4)高阶时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)算法并结合滑动窗口的思想,对电磁波传播特性进行了仿真计算. 采用的高阶FDTD算法在空间上达到四阶精度,与二阶精度的传统FDTD算法相比,在相同每波长采样数的条件下,数值色散误差能得到进一步的减少. 在源脉冲传播较长距离时,数值色散的减少使得时域下脉冲扩展现象得到改善,滑动子窗口仍然能包含着激励源脉冲的全部信息,从而可更加准确地计算长距离电波传播特性. 另外,在相同的数值色散误差容限下,每波长采样数比传统二阶FDTD方法有所减少,从而节省存储空间,加快计算速度.     

基于多尺度特征选择性融合的遥感图像检测算法北大核心CSCD

遥感图像的检测在监察自然环境、军事、国土安全等方面具有极其广阔的应用前景,而遥感图像具有背景复杂、目标面积小、特征提取困难等缺点,进行检测时容易产生小目标漏检问题。本文提出一种基于多尺度特征选择性融合的遥感图像检测算法。所提算法采用改进的Resnet50作为主干网络,将Resnet50第一个卷积替换成动态卷积,并将其ConvBlock模块中的卷积替换成金字塔卷积,提高特征提取能力。同时,为了避免遗漏底层信息,在动态卷积层后加入所提有效空间通道注意力机制模块。最后,选取基于上下文信息的不同尺度特征进行融合,提高了模型对目标物体的定位能力。实验结果表明,本文算法在保证速度的同时提高了对遥感图像的检测精度,在遥感图像公开数据集RSOD和NWPUVHR-10上平均精度均值(mean average precision,mAP)分别达到91.88%和90.23%,检测速度达到33 FPS。     

多极德拜色散媒质的时域电磁逆散射改进技术

在已有的经验模型中,多极德拜(Debye)模型最适合高精地描述生物组织、土壤、水等媒质的色散特性.为了同时反演这类媒质的电磁参数,本文提出了一种时域逆散射改进技术:分别应用迭代法和吉洪诺夫(Tikhonov)正则化技术克服逆问题的非线性和病态性困难;解析导出了目标泛函关于目标参数的梯度;迭代重建过程中,产生的正演、反演子问题分别选用时域有限差分(FDTD)法、共轭梯度(CG)法求解.噪声环境下,通过两个一维(1-D)的数值算例,初步证实了该技术的可行性和鲁棒性.     

电大尺寸物体电磁场问题的混合算法

将MoM(矩量法)-PO(物理光学法)混合算法在电大尺寸物体的电磁计算方面的应用，与传统的有限元法和矩量法等算法相比较，验证其正确性，并体现其计算量小、速度快的优点。使得过去用传统方法无法完成或计算量过大的电大尺寸物体的电磁散射问题真正得以解决。     

光子晶体线缺陷构成的波导中光的传输

对由光子晶体线缺陷构成三种形式的光波导,用有限差分法研究光波在其中的传播规 律,发现不同形状的波导能够导引不同频率的光波。低频光波易从直波导传输,而折线型波导频谱通带较窄,低频光波不能通过。研究结果为光子器件的设计提供了理论依据。     

An Iteration-Free MoM Approach Based on Excitation Independent Characteristic Basis Functions for Solving Large Multiscale Electromagnetic Scattering Problems

We describe a numerically efficient strategy for solving a linear system of equations arising in the Method of Moments for solving electromagnetic scattering problems. This novel approach, termed as the characteristic basis function method (CBFM), is based on utilizing characteristic basis functions (CBFs)-special functions defined on macro domains (blocks)-that include a relatively large number of conventional sub-domains discretized by using triangular or rectangular patches. Use of these basis functions leads to a significant reduction in the number of unknowns, and results in a substantial size reduction of the MoM matrix; this, in turn, enables us to handle the reduced matrix by using a direct solver, without the need to iterate. In addition, the paper shows that the CBFs can be generated by using a sparse representation of the impedance matrix-resulting in lower computational cost-and that, in contrast to the iterative techniques, multiple excitations can be handled with only a small overhead. Another important attribute of the CBFM is that it is readily parallelized. Numerical results that demonstrate the accuracy and time efficiency of the CBFM for several representative scattering problems are included in the paper.     

网络并行FDTD方法分析电大目标电磁散射

本文应用基于消息传递(Message Passing)模式的网络并行计算系统来实现并行FDTD方法.通过区域分割技术将FDTD计算区域分割成多个子域进行分别计算,各个子区域在边界处与其相邻的子区域进行切向场值的数据交换以使整个迭代进行下去,从而实现FDTD并行计算.我们采用PVM并行平台来实现并行FDTD算法.计算结果表明了本方法的正确性和有效性.     

压缩感知结合FMM分析目标宽角度电磁散射问题

应用快速多极子方法(FMM)直接计算宽角度电磁散射问题时,需要对每一个入射角度迭代求解,计算量较大,效率较低。基于快速多极子方法中聚合、转移和发散过程与电磁波入射方向的无关性,将压缩感知理论(CS)引入并构建富含空间信息的新型激励源,仅由远小于入射角度数目的几次快速多极子计算,即可获得感应电流的观测值,近而恢复出所有入射角度下的激励电流。与传统矩量法结合压缩感知理论方法相比,该方法的计算精度较高,并且计算时间大幅减少。     

三维LOD-FDTD方法在PMC边界处的精确格式

证明了局部一维时域有限差分(LOD-FDTD)方法实现理想磁导体 (PMC)边界时的待求场分量系数与传统的LOD-FDTD方法系数不同。通过在获得该系数前应用理想导体边界条件,得到对应的修正系数。计算了单个PMC立方体和对称的两个PMC立方体的双站RCS。计算结果表明,PMC边界作为理想导体表面时,传统LOD-FDTD方法计算误差较大,采用修正系数的计算结果与传统FDTD方法计算结果更为吻合;PMC边界作为截断计算空间的对称面,采用修正系数的计算结果与传统LOD-FDTD方法计算结果相同。采用修正系数处理PMC边界无需区分PMC边界是理想磁导体表面还是截断计算空间的对称面,具有统一的表达式,计算理想磁导体表面较传统LOD-FDTD方法误差更小。     

基于拉氏变换原理的三维磁化等离子 体电磁散射FDTD分析

 根据拉普拉斯变换(LT)原理,提出了一种新的分析色散介质的电磁特性的时域有限差分(FDTD)算法,称为电流密度拉普拉斯变换时域有限差分(CLT-FDTD)算法.利用磁化等离子体介质中的关于电流密度矢量与电场强度的本构方程,将其两边分别拉普拉斯变换,得到s域内的本构方程.最后进行逆拉普拉斯变换和指数差分,得到在时域里易于求解的FDTD迭代方程.通过该方法计算了非磁与磁化等离子体球的后向雷达散射截面(RCS),验证了该方法正确性与有效性.     

求解目标地波散射特性的方法研究

本文把求解半空间散射问题的FDTD技术与地波传播理论相结合，研究任意复杂目标的地波散特性。入射地波设置在FDTD计算区域中的总场边界上并在散射场输出边界面上提取散射近场数据，然后利用等效及镜像原理，计算无地波衰减时的远区散射场，通过引入地波衰减因子，把该远区散射场转换为远区地波散射场，文中给出了方法验证例子以及一个较复杂目标的单站RCS计算结果。     

A Spectral Multigrid Method Combined With MLFMM for Solving Electromagnetic Wave Scattering Problems

A new spectral multigrid method (SMG) combined with the multilevel fast multipole method (MLFMM) is proposed for solving electromagnetic wave scattering problems. The MLFMM is used to speed up the matrix-vector product operations and the SMG is employed to accelerate the convergence rate of the Krylov iteration. Unlike traditional algebraic multigrid methods (AMG), the spectral multigrid method is an algebraic two-grid cycle built on a preconditioned Krylov iterative method that is used as the smoother, and the grid transfer operators are defined using the spectral information of the preconditioned matrix. Numerical experiments indicate that this class of multigrid method is very effective with the MLFMM and can reduce both the iteration number and the overall simulation time significantly.