船海复合场景面元化快速电磁建模方法及SAR成像仿真

在微波高频段,海面背景或海上船类目标往往具有电大尺寸和复杂精细的结构,这给船海复合场景的电磁建模带来巨大的计算负担。为简化计算,基于海面电磁散射模型面元化思想和图形电磁学,结合计算耦合场的四路径模型,提出一种电大尺寸船海复合场景电磁散射的快速计算方法。在保证海面与目标复合散射场的计算准确性前提下,提高计算效率。仿真并分析不同雷达参数下动态海面与目标的雷达散射截面,计算结果与实测数据以及精确数值方法结果的良好一致性验证了方法的准确性。将复合散射快速计算方法应用于合成孔径雷达成像仿真,仿真结果验证了方法的有效性。     

微波超视距条件下舰船目标RCS分层计算方法

针对微波超视距条件下海面舰船目标的散射特性,提出了一种舰船目标雷达散射截面(RCS)的分层计算方法.首先,研究并给出了随机摆动状态下舰船目标各局部散射体的非相干叠加条件;在此基础上,提出了微波超视距条件下舰船目标RCS的计算流程,针对目标的几何建模、模型划分、遮挡面判定、平均RCS计算等进行了详细阐述;最后,以某型舰船...     

电大尺寸组合目标RCS的MOM-PO混合算法分析

给出了一种用于电大尺寸组合目标雷达散射界面的建模与计算方法给出一种类似飞机的组合目标RCS的计算实例,通过与FMM(快速多极子方法)的计算结果比较表明,说明该方法能快速有效地解决电大尺寸组合目标的电磁散射问题,证明该混合算法的有效性.     

混合尺寸目标电磁计算的时域伪谱/有限体积混合方法

针对单一算法对混合尺寸目标进行时域电磁分析的困难,提出一种时域伪谱(PSTD)同时域有限体积(FVTD)混合方法。FVTD可方便地分析复杂的几何结构和材料,但是难以计算电大尺寸的目标,PSTD则特别适合计算电大尺寸的规则结构,但在模拟复杂的几何结构尤其是带有曲边结构以及电大、电小共存结构时存在困难。混合方法克服了单独算法的缺点,融合各自的优势,提高了算法的求解能力和应用范围。为了减小两种算法连接边界带来的反射,采用了FVTD计算面均值的二次函数重构方法,给出了交叠网格和非交叠网格两种混合方案。数值试验表明,混合方法有较高的精度,具有时域分析混合尺寸目标电磁问题的能力。     

有耗媒质中目标体散射特性的TSNU-PSTD模拟

结合PML边界条件的傅立叶时域伪谱(PSTD)算法已被广泛用于模拟电磁波传播和目标散射,但传统的PSTD方法在每个坐标方向上需要均匀分布的空间坐标网格点,因而不能够很好地模拟曲面目标和与网格空间尺寸不一致的目标,基于变空间非均匀网格的PSTD(TSNU-PSTD)方法可以很好地克服这些不足。将CFS-PML边界条件应用在PSTD算法中,并将其与TSNU-PSTD方法相结合模拟了大范围有耗媒质中介质体目标的电磁散射,部分计算结果与FDTD计算结果进行了比较。仿真结果表明,TSNU-PSTD算法只需平均每波长分成3个网格就可以得到令人满意的计算结果,可高效地分析大范围有耗媒质中曲面形状目标体的散射特性。     

多成像模式下舰船目标SAR成像仿真

针对典型工作模式下舰船目标SAR(synthetic aperture radar)成像仿真应用,建立了条带模式、聚束模式、扫描模式下电磁信号发射与回波传输模型.基于面元法将舰船目标三维模型划分为多个三角形面元,利用弹跳射线法计算舰船目标各面元的一次散射和多次散射,仿真SAR回波信号.采用距离多普勒成像算法消除回波混叠...     

改进的多目标GM-PHD分量融合算法

密集杂波的平行多目标跟踪场景中,高斯混合概率假设密度滤波器的计算代价随着分量的增多而不断变大,且其目标状态估计精度较低.为了解决这些问题,基于高斯混合概率假设密度滤波框架,提出一种改进的目标分量融合算法.通过目标分量的权重、均值及协方差的充分协作,该算法能够极大程度地融合目标强度中的相似分量,同时能够有效地避免真实目标分量被错误融合.仿真结果表明,密集杂波环境下该算法不仅具有较高的目标状态估计精度,而且其计算代价相对较低.     

刚性球的散射方向性图仿真研究

利用基于奇异值提取技术的高斯积分技巧,并引进局部坐标系与合适的坐标变换,将奇异积分的计算转化为在局部坐标系内的积分面元上计算沿边界的曲线积分,最终给出了奇异积分与近似奇异积分的数值计算公式,从而实现了Helmholtz表面积分方程积分解的数值计算.对刚性球的仿真结果表明:该方法给出的目标散射方向性图与国外类似文献吻合得较好,可用于双基地声纳、目标低频声散射特性等相关研究.     

太赫兹粗糙金属目标镜面雷达散射截面预估方法

在太赫兹频段,研究金属目标表面粗糙度对雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)的调制作用,对粗糙金属目标的RCS缩比测量具有重要意义.通过研究太赫兹粗糙金属目标镜面RCS随粗糙度的变化规律,结合相干、非相干散射理论,在基尔霍夫近似法的基础上,提出一种特定参数区间粗糙金属目标镜面RCS的预估方法,并...     

各向异性介质体目标电磁散射分析的快速算法

利用体积分方程矩量法(MoM)及其多层快速多级子算法(MLFMA)研究了各向异性的电介质体或/和磁介质体目标的电磁散射问题,将多层快速多级子算法的计算结果与解析方法(Mie)或矩量法结果进行了对比分析.不但验证了MLFMA算法的高效性和精确性,同时该算法还适合于分析模拟任意复杂介质体(如各向异性磁化等离子体)目标的电磁散射问题,为进一步实现电大尺寸的任意复杂各向异性介质体/金属组合目标电磁散射分析的精确高效算法奠定了基础.     

UTD应用中椭圆柱面反射点的解析求解

射线寻迹是应用一致性绕射理论(UTD)分析电大尺寸目标电磁辐射和散射特性的关键步骤.结合费马原理及反射定律,推导了椭圆柱面反射点的解析表达式,并给出了应用此表达式得到的部分椭圆柱反射点及翼型模型的远场方向图结果.经与FEKO仿真比较证明结论是正确的,并能提高场值计算的速度和精度.     

一种新的动态分形海面模型及其电磁散射统计特性研究

给出了一种更符合海面实际情况的基于未充分发展海谱的分形海面模型(NDFFM),使用双尺度法计算了NDFFM海面的后向散射截面,并研究了动态散射场幅值分布。结果表明在大特征斜率下散射场服从K分布,随着特征斜率的下降,散射场分布向瑞利分布退化。最后将计算数据与传统的分形模型和实测雷达数据进行比对,证明了该模型的准确性和有效性。     

基于几何特征的水面舰船快速检测算法

针对水面舰船在复杂背景下存在大量虚警问题,提出了一种基于几何特征的水面舰船快速检测方法。首先,通过计算原灰度图的下采样序列,获得高斯降维图;其次,利用改进Sobel算法在粗分辨率下增强舰船的对比度,突显目标像素区域,用于区分降维图中目标与背景区域;再次,由于舰船目标与非舰船目标几何形状的不同,计算了长宽比、面积、区域矩形度等因子,结合先验信息鉴别大的舰船目标,同时剔除由于噪声、亮斑等引起的小虚警目标;最后,利用连通区域检测法标记出目标区域,实现海面目标的快速检测。实验结果表明:该方法具有一定的鲁棒性,能够快速、准确地实现海面舰船的自动检测。     

基于MLFIPWA的复杂目标电磁散射分析

在积分方程法求解电磁散射中,用迭代方法计算的计算量为O(N2).快速非均匀平面渡算法(FIPWA)加速了矩矢相乘,使数值计算量减小到O(N3/4),而用多层快速非均匀平面波算法(MLFIPWA)则可减小到O(NlnN).可见,多层快速非均匀平面波算法(MLFIPWA)特别适合处理电大尺寸复杂目标的电磁散射分析.因此,就对这一算法的原理、数值实现及复杂度进行了详尽的研究,并给出了多层快速非均匀平面波算法(MLFIPWA)的计算实例验证了该方法的正确性及高效性.     

基于改进PHD粒子滤波的多目标检测前跟踪算法

针对PHD-TBD算法存在目标数目估计不准,以及对交叉目标状态估计误差较大的缺点,提出了PHD-TBD的改进算法,通过推导更准确的PHD-TBD算法粒子权重更新表达式,实现对目标数目的准确估计;同时利用高斯混合模型(Gaussian mixture models,GMM)拟合PHD-TBD中重采样后的粒子分布,通过期望最大化算法(expectation maximum,EM)估计混合模型的参数,即可提取目标的状态。通过仿真实验表明,改进算法能够更准确地估计目标的数目和状态。     

并行时域自适应算法在电大目标瞬态散射中的应用

基于电磁场时域积分方程(TDIE)数值技术计算复杂目标的瞬态散射特性,其计算量和内存需求大,采用时域自适应算法(TDAIM)降低了TDIE的计算规模。在研究TDAIM并行算法的基础上,开发了基于.NET Remoting的电磁场分布式数值计算方案。数值结果表明,该方案显著提高了TDAIM的计算效率,为解决电大目标瞬态电磁散射问题提供了一条有效途径。     

海上多角反射体群雷达散射面积的快速预估算法

依据远场高频环境下雷达散射面积(RCS)的计算原理,对海上多个角反射体所组成的无源对抗系统的RCS特性进行预估计算。针对传统算法计算量过大的问题,借助Hepermesh有限元网格处理软件,提出了一种快速算法,该算法首先应用混合面元、快速投影理论实现海上单个角反射体RCS计算,然后结合散射中心合成算法对海面随机布放多角反射体群的整体RCS特性进行预估,随后利用FEKO软件对算法进行了仿真验证。结果表明:新算法能够在保持计算精度的前提下,有效缩短海上多角反射体群RCS的计算时间。     

宽带雷达目标检测中的杂波抑制处理

针对宽带雷达目标检测中的杂波干扰问题,提出基于FRFT(分数阶傅里叶变换)的多周期回波能量相干积累处理、基于Relax算法的多散射中心子回波分离的宽带雷达目标回波处理方法,既实现宽带雷达目标检测中的能量相干积累,又有效抑制了环境杂波.仿真结果表明,提出的处理方法能够显著提升宽带雷达输出信杂比.     

双基地声呐海面散射模型及仿真

双基地声呐是近些年发展起来的探潜新技术,而由海-气界面和海面附近气泡的散射引起的海面混响是影响双基地声呐的重要因素之一,有必要对双基地海面混响展开研究.建立了双基地声呐的海面散射模型,给出了海面散射强度的明确表达式.利用计算机仿真,分析出双基地海面散射强度随频率、风速、双基地各角度等参数的变化关系.利用该模型可以明确出海面散射强度与各参数的关系.     

空中复杂目标的CAD建模及其电磁散射特性可视化研究

雷达目标的电磁散射特性对于目标的检测与识别具有至关重要的意义,文中给出了复杂目标的建模及电磁散射特性的可视化研究。利用3DSMAX和AutoCAD建立复杂目标的三维模型,介绍了两种建模方法:平板面元逼近和参数面元逼近。文中着重于平面元逼近方法,并给出了计算远区场和RCS的物理光学(PO)的近似积分结果。调用 OpenGL库完成目标的三维显示及散射特性的可视化输出,给出了导弹再入段的三维电磁散射和二维电磁散射强度分布。