基于GRECO和射线追踪的介质散射特性计算

在计算介质目标雷达散射特性的众多方法中,图形电磁学和射线追踪技术是计算高频区散射特性的两种有效方法.将两种方法有效地结合:首先通过OpenGL的光照模型和消隐,将介质目标的外形显示在屏幕上,并从缓存区中获取有效像素的颜色分量和位置信息,计算一次散射效应,然后将这些信息作为起始点信息,利用射线追踪技术计算多次散射效应,最后叠加一次、多次散射效应得到总散射特性.对圆柱、球的仿真结果证明了该方法的有效性和可行性.      

三维抛物化N-S方程全隐格式矢通量分裂求解

采用全隐格式的矢通量分裂算法,在通用曲线坐标系内求解三维无因次抛物化强守恒型N-S(Navier-Stokes)方程.所建立的计算程序,可计算较为复杂边界的三维流场,如求解亚、跨、超音速共存的流场,分区模拟内外流共存流动及其混合剪切尾流.给出了一轴对称亚跨超音速喷管内流场的计算结果,包括计算网格,流矢分布,压力、温度和马赫数等值线分布.也给出了一喷管内外流及其混合尾流的计算结果,包括计算网格,流矢分布,无因次压力、密度和温度等值线分布.     

一种确定目标强散射区的方法

用板块法逼近目标表面外形,对物理光学积分离散化,求出每个板块上的散射场,得到目标外形对散射场贡献的三维分布特性,将可视化电磁学与计算机图形学结合,得到了一种确定目标强散射区暨雷达吸波材料涂敷区域的方法,并给出了一些计算结果.     

C-R样条用于低散射目标爬行波求解

C-R(Catmull-Rom)样条具有直观、稳定、灵活、不需反求控制顶点等优点,特别适用于具有复杂外形的飞行器进行几何描述. 利用 (G¹,k=1) Catmull-Rom样条及其张量积曲面对低散射目标进行几何建模,并求解低散射目标爬行波RCS贡献,通过计算结果与实验结果比较,获得令人满意的结果.     

GRECO与行波求解低散射目标后向RCS

GRECO(Graphical Electromagnetic Computing)技术是目前分析高频区复杂目标雷达散射截面(RCS)最有效方法之一.对低散射截面目标而言,行波效应往往贡献显著,在行波效应较强的某些区域,行波值甚至超过面元与棱边贡献,本文通过GRECO与行波混合法求解低散射目标后向RCS.利用低散射支架为实例,给出与实验结果符合良好的RCS曲线,具有工程实用价值.      

曲线合成孔径雷达迭代算法

研究了曲线合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)二维信号模型和三维信号模型,得到了曲线SAR回波信号的数学表达式.将迭代算法应用于曲线SAR, 根据最小化非线性方差准则得到了曲线SAR中RELAX估计算法代价函数,详细研究了二维RELAX估计算法和三维RELAX估计算法的每一个具体步骤,可估计出目标点的散射强度和位置.给出了递推过程,规定了收敛条件,分析了RELAX估计算法的特点和计算量,得出RELAX算法收敛速度快,计算量相对较小,收敛条件苛刻会增加RELAX算法的计算量.研究成果为应用迭代算法提取曲线SAR数据的三维信息提供了指导.     

基于多假设跟踪的散射点关联和三维重构方法

针对雷达目标在未知视角下一维散射中心关联存在的问题,提出了一种基于散射强度信息辅助的多假设跟踪(MHT)散射点关联方法,采用散射点幅度信息辅助实现对目标散射点的有效关联,对关联后的数据采用序贯因式分解的方法实现了目标的三维重构。仿真实验表明,该方法简单、成像效果稳定,通过对关联过程中的假设更新和管理可有效剔除目标运动过程中产生的虚假散射点,适用于目标在多个姿态下多个散射点的关联和三维重构,具有较高的鲁棒性。      

复杂电磁环境辐射-散射耦合场快速预估方法

针对复杂电磁环境中目标散射体和干扰辐射源同时存在,影响目标回波散射场的问题,提出了一种基于辐射源方向图和极化散射矩阵数据的耦合场快速预估方法。利用可提前独立获取和加载的辐射源方向图及目标各个方向的散射数据,实现了辐射-散射耦合场景下空间总电磁场的近实时快速预估。仿真计算了辐射源与散射体不同距离和相对强度下场景的总电场变化情况,验证了辐射-散射耦合效应对目标回波场存在显著影响。无需使用电磁计算方法对场景进行重新计算,满足复杂电磁环境内场仿真试验对实时提供数据的需求,具有工程应用价值。      

飞机座舱缝隙结构行波分析

应用可视化图形电磁计算(GRECO)技术求解高频区复杂目标面元与棱边后向散射场.对低散射截面的座舱而言,行波效应往往贡献较为显著,在某些空域内行波值甚至超过面元与棱边贡献,通过GRECO与行波混合法分析座舱目标的电磁散射特性,并给出其雷达散射截面(RCS)值.      

SAR图像舰船识别的三维空间逆投影与匹配技术

提出一种合成孔径雷达（SAR,Synthetic Aperture Radar）图像舰船识别新技术.首先通过将SAR图像逆投影至三维（3-D,Three-Dimensional）目标空间,提取目标空间3-D逆投影散射图 （BPSI,Back Projection Scattering Image）来表征观测舰船目标的强散射源三维分布;然后采用物理光学法预测各候选舰船目标的3-D热点散射图（HSPI,Hot Scattering Point Image）,进而匹配3-D BPSI与3-D HSPI来识别舰船.为了提高计算效率,采用一种两级分层匹配策略：第1步利用几何特征进行预筛选;少数被选取的候选目标参与第2步的分类判决,同时设计一种便于实现的“模糊”匹配准则,克服了“点对点”准则对计算误差等非理想因素敏感的问题.仿真和实测舰船SAR图像的实验结果,显示了3-D散射特征在目标区分能力和可视化效果方面的优势,证明了该方法的有效性.     

弹道中段多目标微多普勒分离方法

针对窄带雷达获取的多目标回波中微多普勒信息相互交叠、难以分离与提取的问题,提出了一种基于拍卖算法和小波分析相结合的多目标微多普勒分离方法。在滑动散射模型的基础上,首先通过对回波信号进行预处理得到时频骨架,再根据弹道目标多普勒的变化规律及估计的进动周期定义路径长度,利用拍卖算法提取出多条多普勒曲线对应的最短路径,最后采用小波分析法消除多普勒曲线中的剩余平动分量,实现了多目标微多普勒的分离。仿真结果表明,该方法能够较好地解决交叉区域的路径选择问题,且抗噪性较好,适用于多种微动形式。     

数值模拟高超音速化学非平衡流的隐式格式

针对高超音速化学非平衡流提出了两种隐式格式.一种是近似因子分解算法对角化形式在隐式TVD(全变差递减)格式上的推广,另一种可视为隐式TVD格式的LU分解形式.数值试验表明,本文给出的算法保持了TVD格式的高分辨率特性,同时计算量大大减少,是高超音速化学非平衡流数值模拟的有效方法.     

回路线栅法分析目标散射场

提出了求解复杂飞行器目标谐振区散射场的回路线栅法.回路线栅法的基本思想是以其上流动着感应电流的三维线栅回路网格来模拟在入射波激励下的连续金属表面,与以往单独分段的线栅模型不同,本文利用构成闭合回路的线栅构造每一个金属面元,而不采用单独分段线栅电流表示面元的被激电流,从而使得基尔霍夫定律在每个节点处能够得到自动满足.通过分析目标几何特性建立相应的回路线栅电磁模型,并利用共轭梯度快速傅利叶变换法(CGFFT),给出谐振区复杂飞行器目标的雷达散射截面(RCS)结果.     

WVD用于SAR运动目标检测和成象的参数估计法

基于联合时间频率两维分布的研究方法，探讨了ＷＶＤ变换用于合成孔径雷达运动目标检测和成象的可行性，给出了能得到运动目标精细成象的参数估计方法，对多点目标和面目标情况下ＷＶＤ存在的问题进行了研究，计算机模拟验证了算法的有效性。     

低散射目标谐振区散射特性分析

用有限面元模拟导体表面，简化了任意三维金属物体的散射计算问题，用矩量法对标准球和仿球体的单站散射截面进行了计算，分析了雷达目标关于谐振区的散射特性，阐述了低频区将成为“隐身”目标的频域易控制窗口的观点。     

等效原理算法在不同等效面下的误差分析

等效原理算法(EPA)借鉴了区域分解的思想,并基于惠更斯等效原理实现了对大规模散射问题的计算.本文对EPA中的等效原理算子(EPO)进行了误差分析,选取了立方体、球体和进行了光滑处理的立方体等作为等效面寻找误差来源,并提出了误差改进的建议.根据计算结果,等效磁流在等效面上描述的误差一般集中在等效面表面的几何不连续处,且主要受等效面上的法向向量不连续性和基函数的选取的影响.故在选取等效面时应尽量考虑使用平滑的等效面,而不是直接使用立方体等效面.      

自适应DBF与空间谱估计

讨论了自适应数字波束形成(DBF)技术和超分辨空间谱估计技术,并提出了一种基于信号协方差矩阵特征分解的时-空二维信号高分辨谱估计算法。以上技术应用于相控阵雷达系统,可以精确获得多个运动目标的方位信息和多普勒信息。文章最后给出了计算机模拟结果。     

二维海面上三维电大尺寸舰船目标电磁散射仿真

目标特征的建模、仿真和分析对于合成孔径雷达（SAR）基于图像的自动识别（ATR）系统具有重要的意义。研究了海面舰船目标的电磁散射计算以及雷达成像仿真。基于矩量法及其并行计算方法,对电大尺寸舰船目标及与海面复合的散射特性进行了研究,给出了不同频带、空间方位、极化的散射特性。在频域对回波数据作离散傅里叶逆变换,得到海面舰船目标的一维距离像。运用极坐标格式成像算法得到其二维聚束SAR成像结果,清晰地重构目标的轮廓。      

进动锥体目标散射特性仿真及实验分析

目标微动及结构参数的获取有助于弹道目标的识别。准确获得进动锥体目标散射特性的时频分布(TFD)、一维距离像及二维逆合成孔径雷达(ISAR)像分布是获取锥体目标微动及结构参数的关键。分析了进动锥体在窄带及宽带条件下的目标散射特性,总结了锥体目标强散射源在时频分布、距离像序列和ISAR像序列中的理论表现形式,并分析了存在锥面镜面散射时锥体目标散射特性,构建了进动锥体目标电磁回波仿真方法及微波暗室动态测试系统,通过仿真及测试数据得到了典型条件下锥体目标的散射特性,对比表明仿真及测试结果均与本文散射特性理论分布相一致,说明了本文所提散射特性理论分布与散射特性分析方法的正确性,可为分析弹道目标散射特性研究提供参考。