基于GRECO的复杂目标ISAR图像仿真

提出一种与图形电磁计算方法相结合的1SAR图像实时仿真方法.利用图形电磁计算(GRECO)方法得到运动目标的电磁散射数据,通过发射线性调频信号得到运动目标的雷达回波,并对仿真回波进行ISAR成像处理.与传统采用点目标仿真不同,该文是对实际三维目标直接仿真成像,更加接近实际,更加适合应用与成像效果分析、算法改进和抗干扰方面的研究.对于目标表面散射场的分析,是基于高频预估理论:采用物理光学(PO)法与物理绕射理论(PTD)来进行计算.从对复杂目标的仿真结果来看,该方法是准确有效且具有实时性的.     

高速运动目标的宽带回波仿真和成像

利用图形电磁计算方法，提出了针对高速运动目标电磁散射数据的仿真方法，以宽带线性调频信号为例仿真得到高速空间目标的电磁散射数据，并对宽带仿真数据进行逆合成孔径雷达（ISAR）成像处理。ISAR处理结果表明，电磁散射仿真数据的一维像散射点具有明显的频谱展宽，与理论分析结果完全一致。利用针对高速运动目标的ISAR成像方法，可以得到清晰的目标高分辨像。此外，图形电磁计算方法GRECO计算效率高，可以快速获得目标的宽带散射特性，因此，文中的电磁散射仿真方法具有良好的应用前景。     

图形电磁计算法在双站散射计算中的工程扩展

鉴于GRECO法在电磁散射计算中具有快速、准确和可视化等特点,其在雷达目标单站RCS预估中有着广泛应用.对足够光滑的目标,当双站角较小时,可以单-双站等效原理分析其双站散射特性,但对于大双站角和复杂目标双站情况,GRECO法已不适用,而目前分析复杂目标双站RCS的CMT法和PEM法由于计算时间过长,很难满足工程设计的需要;本文给出一种新的GRECO扩展法以适应实时双站散射场分析的需求,应用GRECO、单-双站等效原理和Leonov公式,给出了适合复杂目标双站RCS计算的方法--GRECO扩展,仿真结果证明了此方法的正确性和实用性.     

短波雷达目标散射截面的计算

利用矩量法(MOM)仿真计算了短波波段小型飞行器的雷达散射截面(RCS)，为了快速获得大型舰船的短波RCS，则利用了图形电磁计算方法(GRECO)。通过对仿真结果分析和解释，计算结果是符合实际情况的。所开发的GRECO软件在大尺寸目标的RCS计算中是准确、高效的，可以为短波雷达系统的研究提供可信的仿真数据。     

GRECO中棱边检测方法及其绕射场计算的改进

图形电磁计算(GRECO)方法是计算复杂目标高频区雷达散射截面(RCS)的有效方法之一.本文分析了原始GRECO方法在判定目标图象棱边象素的不足之处,给出了相应的改进措施.改进后的软件能够更准确、充分地判定目标的棱边象素及获得棱边参数.在边缘绕射场的计算方面,本文指出了相关文献中存在的错误^[1],给出了基于等效电磁流法(MEC)和物理绕射理论(PTD)的边缘绕射场计算式,及与物理光学(PO)场叠加求取RCS的完整表达式.计算实例表明,新的方法具有更高的准确度,与实验测量值吻合.     

多区域GRECO虚拟屏幕算法分析电大尺寸目标RCS

传统图形电磁计算(GRECO)方法所能计算的目标尺寸依赖于计算机屏幕的分辨率,因此无法计算电尺寸特别大的目标.为解决这一矛盾,采用了多区域方法,即通过将目标在屏幕上的成像分成多个部分分别显示以达到更细致地显示目标的要求.然而多区域方法无法识别各个区域结合部分的面元,因此提出了虚拟屏幕法,有效解决了这个问题.最后,通过数值算例验证了多区域GRECO虚拟屏幕法的有效性和准确性.     

基于图形电磁学雷达散射截面计算方法之改进

图形电磁学（GRaphical Electromagnetic COmputing,GRECO）利用图形加速卡和Z-Buffer技术可较为有效地解决传统电磁计算方法中存在的消隐困难和非可视化难题,是求解高频电大尺寸目标特性最有效的方法之一。但传统GRECO算法存在着无法精确提取目标法矢信息、计算精度依赖屏幕分辨率和多次反射计算困难等缺点,限制了这种方法的使用。本文针对GRECO方法就精确提取像素几何信息方法进行了简要改进,将其与基于帧缓存对象（Frame-Buffer Object,FBO）的离屏渲染技术相结合,提出了改进的GRECO算法,克服了传统GRECO算法无法精确提取像素法矢信息和计算精度依赖屏幕分辨率的缺点。进而,采用AP／PO（Area Projection／Physical Optics）法,并对传统的多次散射面元对判别方法进行了适当改进,实现了对产生多次反射目标的雷达截面计算。     

复杂目标双站RCS的图形电磁计算

本文通过物理光学和增量长度绕射系数,将图形电磁计算方法扩展到复杂目标双站RCS的计算领域,并计算了一些标准体和实际复杂目标的的双站RCS,计算结果准确可信,并且GRECO方法具有很高的计算效率,这对于雷达组网、隐身和反隐身等方面的研究具有很好的工程应用价值.     

基于GPU 加速的高阶矩量法研究与应用

矩量法(MOM)在求解电磁场散射问题时,当未知量数目比较大时,其内存占用和计算时间非常大.基于最佳一致逼近理论构造了高阶矩量法,并引入了计算统一设备架构(CUDA)技术,在图形处理器(GPU)上实现了并行加速计算二维电磁散射问题.实例结果表明,在与快速多极子算法(FMM)相对比下,该方法在较低剖分的情况下,具有很高的计算精度,并且在阻抗矩阵填充和矩矢相乘时的速度大大提升,适用于电大尺寸目标的散射问题.     

半空间电大均匀介质目标散射分析方法

研究了半空间电大尺寸均匀介质目标散射的高频求解方法.考虑电大均匀介质目标散射特性,将半空间并矢格林函数引入物理光学近似中,结合图形电磁学(GRECO)和射线追踪方法,分别对半空间复杂目标的消隐和多重散射进行考虑,快速有效地计算了半空间电大均匀介质目标的雷达散射截面(RCS),数值结果证明了该方法的准确性.     

一体化双站散射图形算法

研究了图形算法计算双站RCS的方法，并将RCS分析与目标外形设计相结合，提出了一种一体化方法，将图形算法集成到CAD造型软件中，能够在目标外形设汁阶段随时分析其双站散射特性。计算实例说明．这种方法不但能够满足计算精度要求，而且可以简化RCS的前处理工作，提高目标设计的总体效率。     

High-frequency RCS of complex radar targets in real-time

This paper presents a new and original approach for computing the high-frequency radar cross section (RCS) of complex radar targets in real time with a 3-D graphics workstation. The aircraft is modeled with I-DEAS solid modeling software using a parametric surface approach. High-frequency RCS is obtained through physical optics (PO), method of equivalent currents (MEC), physical theory of diffraction (PTD), and impedance boundary condition (IBC). This method is based on a new and original implementation of high-frequency techniques which the authors have called graphical electromagnetic computing (GRECO). A graphical processing approach of an image of the target at the workstation screen is used to identify the surfaces of the target visible from the radar viewpoint and obtain the unit normal at each point. High-frequency approximations to RCS prediction are then easily computed from the knowledge of the unit normal at the illuminated surfaces of the target. The image of the target at the workstation screen (to be processed by GRECO) can be potentially obtained in real time from the I-DEAS geometric model using the 3-D graphics hardware accelerator of the workstation. Therefore, CPU time for RCS prediction is spent only on the electromagnetic part of the computation, while the more time-consuming geometric model manipulations are left to the graphics hardware. This hybrid graphic-electromagnetic computing (GRECO) results in real-time RCS prediction for complex radar targets     

太赫兹单频雷达的二维成像仿真

当目标相对雷达存在二维转动时,即使采用单频雷达也可获得目标的二维图像。特别是在目标围绕2根垂直于雷达视线的正交转轴旋转时,成像投影平面垂直于雷达视线,获得视角类似于光学照相机的成像结果。分析了单频雷达二维成像的原理,并利用图形电磁计算软件(GRECO)模拟1.5 THz单频雷达的坦克模型回波,通过二维快速傅里叶变换(FFT)进行二维方位向压缩,获得目标的侧视图像。     

外辐射源雷达距离徙动校正并行实现与实验研究

增加相参积累时间是一种提高雷达探测能力的有效方法,但当目标速度较高时,长时间相参积累会导致目标出现距离徙动效应,从而降低了信噪比,影响雷达的探测威力。针对距离徙动问题,本文给出了Keystone变换(KT)校正算法,仿真评估了三种实现KT方法的性能,进而提出并实现了基于图形处理器(GPU)的线性调频Z变换(CZT)并行算法,结合外辐射源雷达实验证实了该方法的实时性和有效性。     

基于GPU的MTD性能优化

为了解决传统雷达信号处理机在研发阶段面临的调试困难,计算能力受硬件限制及程序复用性差等问题,本文提出了使用GPU作为雷达计算核心的方案。在使用GPU实现雷达信号处理算法的过程中,动目标检测(MTD)部分的优化效果远低于脉冲压缩和恒虚警检测。经过分析,MTD过程中的矩阵转置与向量点乘占据了算法的大量时间。本文从GPU的数据读取方式和CUDA函数特性入手,优化快速傅里叶变换实现MTD的过程,并在GPU上使用CUBLAS矩阵运算实现有限脉冲响应滤波器组对脉冲压缩之后数据的滤波,实现了更具灵活性的MTD。最终得到的GPU计算结果与CPU平台实现的结果相比,误差不超过0.05%,同时实现了相比CPU平台优化实现最多200余倍的性能提升。     

基于CPU+GPU混合架构的实时成像系统设计与实现

雷达成像处理需要更大宽带以实现更高的距离分辨力,同时还需要更多的脉冲积累获得更高的方位像分辨力,因此雷达成像处理过程计算量巨大。如何实现未来超带宽雷达的实时成像处理是一项艰巨挑战。图形处理器(GPU)以卓越的浮点性能和访存带宽,成为并行加速应用平台的有力候选者。设计了一种基于CPU+GPU平台并面向合成孔径雷达/逆合成孔径雷达(SAR/ISAR)的实时成像系统方案,并将该方案实体化。实验表明,该成像系统能够实现实时SAR/ISAR成像,同时该实时成像系统也可用于电子对抗领域,在干扰方法和效果研究中起到重要作用。