二维磁等离子体目标FDTD分析的移位算子方法

采用移位算子(SO)方法把时域有限差分(FDTD)法推广应用于二维磁化等离子体中.证明电磁波横向入射二维轴向磁化等离子体目标情形下,电磁波可按目标的轴向分解为横电波(TE波)和横磁波(TM波),而且TM波的散射特性与外磁场无关,而TE波的散射特性与介质电磁参数密切相关,同时对其物理原因进行了分析.采用SO方法处理磁化等离子体频域本构关系,得到该情形下目标电磁散射的SO-FDTD迭代计算公式.计算了轴向磁化等离子体涂敷Von Karm an型导体柱的TE波双站雷达散射截面(RCS),分析了涂层厚度以及等离子体参数对其双站RCS的影响.结果表明,恰当地选择等离子体参数能有效地减少目标在一定散射角范围内的RCS.     

基于弹跳射线法的机载天线仿真分析

提出了基于表面电流法的弹跳射线法,并利用对比基于接收球算法的射线追踪法和矩量法的计算结果来验证算法的计算精确性,然后采用基于表面电流法的弹跳射线法分析某型号直升飞机机载天线,对比不同位置处天线的方向图变化,分析变化原因,为实际飞机天线布局设计提供参考.     

目标雷达散射截面缩比测量关键技术概述

雷达散射截面测量在目标和环境特性研究领域具有重要意义,是雷达探测、目标识别和电子战技术的重要研究手段。精确的测量雷达目标特征数据对于深入研究目标和环境散射机理、建立目标和环境数据库以及雷达散射截面减缩等均具有重要意义。雷达散射截面缩比测量是以电磁相似理论为基础,根据严格的相似关系建立缩比测量实验场———紧缩场,对微缩的目标在特定波段进行雷达散射截面测量的技术,其在技术、条件、经济性等方面具有诸多优势。首先介绍了雷达散射截面缩比测量的理论依据,然后对目标雷达散射截面缩比测量的相关关键技术进行了概述,最后总结了对国内外雷达散射截面缩比测量研究领域的最新进展和研究方向。     

基于GPU并行技术的超大型海面舰船电磁散射仿真

为了解决超电大尺寸海面舰船场景中电磁散射计算的瓶颈问题,研究基于多图像处理单元(Multi-GPU)并行加速技术的弹跳射线法(SBR)。借助统一设备计算架构(CUDA)提供的多线程服务(MPS),构建Multi-GPU并行加速框架,研究基于区域射线束划分GPU计算任务和实现方式;研究基于矩阵网格的任务分割技术,最大限度提高GPU全局内存利用率;针对不同运算单元间的差异所带来的计算不同步问题,设计基于动态负载均衡算法的调度系统,进而提高计算资源利用率。仿真结果表明,在双GPU硬件平台上,该方案与现有并行技术算法相比,在确保结果准确性的情况下加速比接近甚至超过200%。因此,该技术方案能够有效解决超电大海面舰船电磁散射问题。     

高斯粗糙表面涂覆目标太赫兹散射特性

采用基于基尔霍夫近似的物理光学方法,研究了具有高斯粗糙表面的涂覆目标太赫兹散射特性．基于高斯粗糙面建立表面粗糙圆锥和锥柱目标模型,根据入射波频率对模型进行剖分以满足物理光学的计算要求．根据菲涅尔反射系数得出表面电流,进而计算涂覆粗糙目标的雷达散射截面．对比分析了粗糙表面目标与光滑目标的散射结果,详细讨论了不同涂覆介质、不同涂层厚度、不同入射角度、不同频率以及不同粗糙度的粗糙表面圆锥目标和锥柱目标的太赫兹散射特性．计算结果表明,在太赫兹波段目标表面的粗糙度对散射有显著的影响．     

等离子体涂层椭球目标的电磁散射

采用椭球坐标系下的分离变量法,结合介质和目标的边界条件导出了涂层导体椭球的电磁散射场计算公式,将入射场、散射场和内场分为轴对称和非轴对称两部分,数值计算了涂敷椭球粒子的单、双站散射截面的角分布,讨论了散射截面随入射波频率、等离子体碰撞频率、电子浓度和涂层厚度的变化规律,对等离子涂层目标的隐身技术研究有一定意义．     

表面介质缝隙对低散射载体RCS影响分析

雷达吸波材料(RAM)的拼接或脱落等原因,对于隐身目标会造成不可忽略的影响.为分析RAM的缝隙对目标散射的影响,基于FEKO软件建立了覆盖RAM的低雷达散射载体模型,并排布以不同位置、宽度、走向的缝隙,同时通过改变介质厚度模拟干涉型RAM与吸收型RAM;采用矩量法对该模型目标的雷达散射截面积(RCS)进行了仿真分析.仿真结果表明,合适的RAM对目标载体RCS的减缩有着显著的效果;对于存有缝隙的RAM覆盖载体而言,缝隙宽度越宽、缝隙处表面波电流强度越强,缝隙对隐身目标的影响越大,且干涉型RAM覆盖的载体比吸收型RAM覆盖载体受到缝隙散射的影响更加明显.     

三维多步FMM射线追踪在正态分布速度地层模型中的应用

三维多步FMM(Fast Marching Method)是一种基于网格追踪多个反射和透射相位的数值算法,通过有限差分法解程函方程来获取地震波走时后,从接收器开始反向沿着射线路径对走时场进行积分来获取射线路径,以精度高、速度快、适应性强、无条件稳定等特点而被广泛应用和研究。三维多步FMM不仅可以解决复杂介质反射波和多次波的射线追踪问题,还可以实现三维各向异性层状介质的多次波射线追踪和波前模拟。为了验证三维多步FMM在复杂模型的稳定性和灵活性,设计了随机正态分布速度地层模型,结果表明,三维多步FMM在正态分布地层模型中进行射线追踪时不仅保留着速度快、精确性高、无条件性稳定的特点,还能在速度界面处进行P波和S波的相位转换,表明了三维多步FMM是一种研究地震波在复杂介质中传播规律的快速有效的方法。!     

电大尺寸进气系统隐身与进气综合特性

针对电大尺寸进气系统屏蔽结构设计的复杂性，本文对电大尺寸进气系统的隐身性能和流动性能进行了综合研究。对一种新型百叶屏蔽结构参数化进行研究；基于射线追踪法，对进气舱室及屏蔽结构进行隐身性能的计算及分析；利用计算流体动力学，对进气屏蔽结构的流动性能进行计算及分析；基于正交实验、信噪比分析方法，对评估隐身性能的重要指标雷达散射截面积、评估流动性能的重要指标总压损失进行综合分析研究。结果表明：新型百叶屏蔽结构的安装可以有效提升进气系统的隐身性能。百叶安装角度为50°、百叶间距为50 mm、百叶板长为60mm时所得到的结构是在保证优异的进气流动特性情况下所得到的最优雷达散射截面积特性结构。百叶角度对隐身性能以及流动性能的影响均为最大。数值仿真结果与实验吻合较好，本文分析方法及结果对进气系统综合设计提供理论设计基础。     

采用GRU模型的卫星RCS异常检测

针对传统基于雷达散射截面积的卫星目标姿态异常检测方法中提取有效特征困难、识别效果差的问题,提出了一种采用门控循环单元深度神经网络模型的异常检测方法。该方法首先利用滑动窗口法划分动态雷达散射截面积序列;然后采用门控循环单元深度神经网络完成对输入序列的自适应特征学习;最后结合全连接层实现卫星姿态异常检测。仿真实验结果表明,该方法提取的特征区分度高,与传统方法相比可以有效地检测出失稳翻滚卫星,并具有较强的噪声鲁棒性。     

飞行器目标的双站散射特性研究

为研究飞行器目标双、多站电磁散射特性和隐身、反隐身原理,通过固定双站角、旋转目标的方法对不同双站角下目标的雷达散射截面进行了测试分析,避免了多次定标,效率较高．通过比较不同双站角下的飞行器目标的雷达散射截面,发现了其双站电磁散射的对称性、相似性和弱耦合性3大主要特性,并得出如下结论:单站隐身技术通过改变电磁散射能量的空间分布,将强散射波峰控制在重点探测方向之外实现隐身,而双站雷达主要通过截获重点探测方位(相对单站)之外的强散射波峰实现反隐身要求．因此判定目标的双站隐身特性需结合主要威胁双站角和整机所有强散射波峰进行．     

雷达隐身技术与隐身战斗机

雷达是探测战场目标的主传感器,因此隐身战斗机在研发时尤其需要对平台的雷达隐身性能进行关注.雷达隐身技术的核心是雷达散射截面积(RCS)的缩减技术,本文从雷达散射截面积与影响雷达散射截面积的因素出发,探讨隐身战斗机的外形雷达隐身技术、材料雷达隐身技术以及阻抗加载雷达隐身技术.     

海上舰船地波散射雷达截面的计算与分析

给出了海上目标地波散射雷达截面的计算方法。首先把目标的地波散射问题转化为求解理想导体平面上目标对垂直极化平面波的散射,利用时域有限差分方法得到所关心频段内 的目标雷达散射截面;然后由地波传播理论求得包括随机起伏粗糙海面影响在内的地波传播衰减因子。从雷达方程出发,对海上舰船雷达散射截面的计算值与实测值进行对比,表明了该方法的可行性。     

平方慢度解析射线追踪层析成像

地震层析成像能提供较高的分辨而成为当今地震勘探领域的一个新热点.以动力学特征为基础的射线追踪代表了地震层析成像的一个方向.解析射线追踪是将介质离散为一系列的单元,并设各单元的速度分布是一定的.本文将介质网格离散化,每单元的平方慢度为线性分布,基于射线扰动理论,由汉密尔顿函数法进行解析射线追踪和傍轴射线追踪.利用平方慢度梯度为常数的分布函数进行解析射线追踪其表达式结构简单而又精确,在程序实现上是很方便的.通过几种二维介质模型进行正演计算,说明其运算速度是很快的.并与最小走时射线追踪法比较,其精确度也是很高的.通过程序的改进这种平方慢度的解析射线追踪将有效地应用于实际.     

基于CFD无网格算法的飞行器电磁隐身特性模拟

为研究飞行器的电磁隐身特性,提出基于计算流体力学(CFD)的时域无网格算法。基于无网格点云结构,由展开的泰勒级数结合最小二乘技术逼近该算法涉及的空间导数;借鉴CFD的无网格方法,采用Steger-Warming通量分裂处理空间离散涉及的通量运算,采用四步Runge-Kutta格式推进求解时间离散,并运用该算法对电磁波从不同方向照射平板飞机模型的电磁散射场和双站雷达散射截面进行分析。结果表明:采用本文算法计算得到的二维圆柱双站雷达散射截面能与级数解吻合;该飞机模型的隐身特性与散射场的叠加作用及飞机外形等因素有关;本文算例在一定程度上验证了本文算法具有处理多体及多部件干扰等复杂情形的能力。     

海上舰船地波散射雷达截面的计算与分析

给出了海上目标地波散射雷达截面的计算方法．首先把目标的地波散射问题转化为求解理想导体平面上目标对垂直极化平面波的散射,利用时域有限差分方法得到所关心频段内的目标雷达散射截面;然后由地波传播理论求得包括随机起伏粗糙海面影响在内的地波传播衰减因子．从雷达方程出发,对海上舰船雷达散射截面的计算值与实测值进行对比,表明了该方法的可行性．     

介质参数对吸收体电磁散射影响

二维周期渐变微波吸收体由金属基体和涂敷有耗介质构成.有耗介质的厚度、介电常数和磁导率是影响吸收体电磁散射特性的主要因素,因此有必要分析这些参数对吸收体电磁散射特性的影响.根据吸收体的二维周期性结构特点,把分析介质参数对吸收体雷达散射截面(RCS)的影响简化成分析介质参数对涂敷导体二面角RCS的影响.利用矩量法给出涂敷导体二面角的RCS随介质参数变化的计算例子,并结合天线阵列技术算出最佳介质厚度时吸收体的RCS.     

透射地震层析成像中射线追踪技术

从射线方程出发,在光学几何近似的条件下,推导出角增量法射线追踪以及快速和精确的射线追踪算法,对于透射地震层析成像中网格单元坐标,射线段长度和走时计算有实际意义。     

微波超视距雷达对海面舰船目标距离的探测

研究了蒸发波导环境中雷达对海面舰船目标的最远探测距离预报模型．现有雷达超视距探测距离预报模型的预报结果往往偏离实际雷达观测值,分析了现有预报模型的不足,提出利用高度上多个散射中心来描述海面舰船目标,通过引入目标雷达散射截面积高度分布模型来对现有模型进行修正,并与实际观测数据进行了比较,证明修正后的预报模型的预报结果与观测值更接近,预报准确度更高．     

大型目标RCS的快速计算及分析

阐述了近年来发展的用于分析电磁散射问题的快速多极子算法（FMM）和多层快速多极子算法（MLFMA）．为了能够有效快速地分析大型复杂结构目标的散射特性,利用了混合积分方程（CFIE）,并在上述快速算法迭代过程中采用不完全分解LU方法（ILU）的加速收敛技术,极大地提高了计算速度．同时重点研究了某特殊结构飞行目标的雷达散射截面（RCS）,其结果对分析该飞行目标的散射特性有很好的指导意义．