一种基于三维射线弹跳法的并行电磁传播预测算法

提出了一种基于三维射线弹跳法的并行电磁波传播预测算法。三维射线弹跳法中每条射线跟踪、每个绕射源都具备可并行性,其并行计算可分为射线并行、绕射源并行2个阶段先后处理。每个阶段都使用管理者／工作者并行模式,管理节点依据各个工作节点的任务量动态分配任务,并收集计算结果,工作节点并行完成射线跟踪或绕射源处理任务。测试结果表明：该算法的加速比趋干线性,可扩展性好,利用128个CPU核求解大规模问题时加速比可达116,并行效率约为90％。     

基于体弹跳射线法的等离子体目标散射建模技术研究

针对非均匀等离子体包裹目标的电磁散射问题,提出了一种基于体射弹射线法的建模技术,重点研究电磁波在介质体中的传播特性及散射分析方法。针对在介质体中透射与反射射线数据量激增的问题,提出了基于迭代追踪加速技术以此提高体介质散射中透射反射射线的追踪效率。仿真实例表明,与传统弹跳射线法相比,体弹跳射线法能更快速准确地计算出等离子体目标的散射特性。采用所提出的技术研究了等离子体鞘套对阿波罗号返回舱雷达散射截面积的影响,验证了等离子体对目标雷达散射截面积有一定缩减作用。     

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。     

甚低频T形天线阵地网损耗电阻的分析与计算

改进了甚低频T形天线阵地网损耗电阻的解析算法,增加了长顶线上的电流对地网磁场损耗电阻的贡献,提高了计算精度．基于天线阵近场的矩量法数值仿真结果,对天线近区的地损耗功率进行数值积分,得到了地网损耗电阻的一种数值算法． 用这两种算法计算了一个实例天线阵的地网损耗电阻,计算结果均与测量数据相一致,计算精度比现有解析法的精度提高了30％～50％．     

电大尺寸导体上背腔式微带天线散射的混合法

提出了一种新的计算电大尺寸导体上微带天线散射的混合法．该方法通过场等效原理实现高低频方法耦合;通过引入弹跳射线或迭代物理光学法,可以计算带有凹形结构的电大尺寸导体目标上背腔式微带天线的散射,适用性更广．计算实例证明了该方法的准确性和高效性．     

共轭梯度及快速傅里叶算法在计算多边形状线天线间互耦中的…

在采用矩量法计算多边形状线天线间互耦的过程中应用共轭梯度及快速傅里叶算法，导出了计算公式，能方便地对电大尺寸和电小尺寸的散射体进行有效的数值运算。以三角形环天线和偶极天线为例计算出了天线上电流的幅度和相位分布以及该法与高斯法的比较结果。结果表明共轭梯度及快速傅里叶算法的运用可节省大量计算机内存并提高计算精度。     

雷达天线方向图的MOM-FZ方法计算

针对运用矩量法计算电大尺寸天线时遇到的严重困难，提出一种基于矩量法的计算天线远场的远区近似（MOM-FZ）方法．该方法将阵列天线分解为多个子阵并运用矩量法处理子阵中天线单元间互耦的影响，由此得到天线单元的电流分布，然后运用远区近似得到整个阵列的远区方向图．研究表明，通过适当选取子阵的大小，可以使相距较远单元间的互耦忽略不计，达到减少计算量的目的．用本法获得的某雷达天线方向图的结果与基于太阳噪声的实测结果基本一致。     

NURBS建模电大平台附近天线受扰方向图的分析

传统的基于非均匀有理B样条(NURBS)曲面建模的物理光学结合矩量法(MoM-PO),采用迭代电压矩阵实现MoM-PO混合过程可能存在迭代收敛性问题.针对该问题,采用修改阻抗矩阵实现MoM-PO混合过程,避免了潜在的迭代收敛性问题.采用Ludwig积分结合驻相法(SPM)计算Bezier曲面上物理光学电流的积分,既克服了传统方法中天线距离散射体较近时的算法失效,又维持了算法的效率优势.数值结果与MoM和三角形MoM-PO方法进行对比,证明了该方法的有效性.     

基于TM_(50)模的高增益贴片天线

本文提出了一个基于TM_(50)模的高增益方形贴片天线.在TM_(50)谐振模式下,天线表面会有2段与辐射边缘相反的电流,通过在天线表面开槽,可使贴片表面的2段反相电流各自形成回路,从而很好地去除TM_(50)模的4个旁瓣.与此同时,由于削弱了反相电流,开槽后的天线是由3段同相电流叠加而成,这就等同于3个工作于TM_(10)模的天线单元共同作用的效果.通过调节槽型缝隙,天线单元最大增益可达到13. 3 dB.     

PCB平面宽带加载天线的矩量法分析

基于PCB平面结构宽带天线,通过推导满足天线边界条件的电流积分方程,利用矩量法对PCB宽带加载天线进行了计算分析,在对计算结果分析的基础上,初步制作了单极和双极PCB加载天线.通过测试过程中对不同的L/R/C和不同加载位置对天线的驻波特性和效率的分析,最终制作出了电压驻波比小于3的带宽可达80%以上、效率适中的天线.计算结果和测试结果表明了计算方法和设计过程的正确性.     

改进的NURBS-PO法分析电大平台附近天线方向图

传统的基于非均匀有理B样条(NURBS)曲面建模的物理光学(PO)方法计算天线受扰方向图时,用球面波代替真实天线的散射场,要求天线必须远离散射体．针对该问题提出了一种改进的NURBS-PO方法,用精确的天线辐射场作为入射场,不存在天线必须放置在远区的局限．此外,采用改进的Ludwig积分计算物理光学电流的曲面积分,避免了传统方法中驻相法(SPM)计算积分的理论复杂性以及通过优化方法搜索驻相点的不可靠性．数值结果与高阶矩量法的计算结果吻合良好,证明了该方法的可行性,也显示了该方法在求解高频问题时计算速度上的优势．     

雷达波对孔缝腔体内复杂传输线耦合影响

针对雷达波与孔缝腔体内复杂传输线耦合计算问题,提出一种基于矩量法、并矢格林函数和传输线Π等效电路与Agrawal混合模型的计算方法．首先,用矩量法求得雷达天线在孔缝处的入射电磁场; 然后,采用矩量法-并矢格林函数混合算法计算孔缝处等效磁流,并求得腔体内的电磁场; 接着,运用所得电磁场与传输线混合模型计算传输线的负载电流响应．通过仿真传输线与BLT方程等计算结果比较,验证了此方法是有效的．     

短背射天线的分柝与计算

本文提出一种用于分析和计算短背射天线表面电流分布和远区辐射场的方法。该方法是将短背射天线的大小反射板按对称振子轴线方向分成许多窄条,等效成平行的线天线阵。求解此天线阵的积分方程,采用数值解法求出各单元天线上的电流分布及短背射天线的辐射特性。     

智能斜极面交流接触器动态优化设计与分析

采用ANSYS电磁场分析软件与基于遗传算法的人工鱼群优化算法对智能平极面交流接触器进行以快速分断、提高零电流分断准确性与稳定性为目标的动态优化计算,并验证了优化算法的正确性。考虑到斜极面交流电磁系统的优越性,对平极面交流接触器与斜极面交流接触器静态特性进行比较分析,提出了智能斜极面交流接触器的结构方案。根据上述优化算法,对智能斜极面交流接触器进行了智能动态优化设计。优化结果表明：智能斜极面交流接触器与智能平极面交流接触器相比,其用铜量减小45%,用铁量减小23%,而且具有更好的动态特性、更高的零电流分断准确性与稳定性。     

圆柱共形微带天线的迭代方法研究

提出一种快速分析柱面共形微带结构的高效率迭代方法。基于传输线理论与快速模式变换理论的方法通过在圆柱形分界面上引入横电磁波的概念代替以往的切向电磁场,加快了计算过程。由混合模式基函数表征圆柱分层介质中的横电磁波,最终推导出模式导纳算子和谱域反射算子的具体形式。并运用波概念迭代过程计算出了带线馈电的圆柱面共形微带天线的表面电场及表面电流,在此基础上,进一步得到了天线的输入阻抗,通过与参考文献结果的对比,证明了该方法的准确性与高效性。     

基于自适应算法的三维波束赋形技术

为了针对每个移动终端进行动态的三维波束赋形,使三维波束主瓣对准期望用户并且在干扰用户方向形成零陷,构建了均匀平面阵的二维阵列信号模型,研究了基于最小均方误差算法的全局自适应算法,并在此基础上提出了基于降维的局部自适应算法. 2种自适应三维波束赋形算法可以动态地调整阵列单元的权值,自适应地改变天线阵列的方向图,为用户提供实时的跟踪服务. 仿真结果表明,在一定数量的阵列天线单元的条件下,2种算法均可以实现针对期望用户的自适应三维波束赋形.     

新的幅值扰动形成零陷算法

针对传统幅值扰动算法形成零陷深度不足的问题,在新的幅值扰动方法基础上,提出零陷平均功率方向图函数的新概念.通过最小化该零陷平均功率方向图函数值建立新的非线性代价函数,利用最陡下降算法求得幅值扰动的最优解.仿真结果表明：采用新的幅值扰动形成零陷算法,突破了传统幅值扰动算法对零陷个数的限制,即无论零陷个数设置为多少,都能够在干扰源方向形成理想的零陷深度;克服了在传统幅值扰动算法中零陷深度增加时,旁瓣电平会升高的缺点;保证了主瓣不发生畸变,从而形成理想的天线方向图,提高了天线的抗干扰能力.     

插值算法在多模馈电网络优化设计中的应用

多模馈电网络是短波多模多馈天线系统的关键部件，实现其高效、精确的优化设计，将为整个多模多馈天线系统的优化设计奠定良好的基础。本文基于互联网络子结构分析方法，利用距离倒数权值插值方法对馈电网络的测量数据库进行了无缝化处理。研究结果表明，该算法能在满足一定的插值精度和插值效率的条件下对数据进行有效的插值处理，它在多模馈电网络中的有效应用将为整个多模多馈天线系统的优化提供有利的支持。     

基于不变矩特征的沥青路面破损图像识别

提出了一种减少沥青路面破损图像识别计算量的图像分割方法。将路面图像等分为64×64像素的子块图像,并用灰度方差值描述子块图像特征。设计了基于BP神经网络的子块图像模式分类器,利用子块图像模式分类结果所组成的矩阵作为路面破损图像分割结果。并将路面破损图像子块模式矩阵的不变矩作为路面破损图像的整体特征,在此基础上设计了基于全局优化算法的路面破损前馈神经网络分类器。最后进行了路面破损图像识别试验,识别率达到83 3%。     

Efficient PO-MOM Method for Analysis of the Radiation Characteristics of a Large Antenna-Radome System

An efficient hybrid method based on the method of moments(MOM)and physical optics(PO)for the analysis of radiation characteristics of an electrically large antenna-radome system is presented.Specifically,MOM is first applied to the antenna to find the current on its surface,and then the equivalent PO currents produced by the antenna radiation are assumed on the radome wall.When the coupling of the PO currents and antenna current is considered,the coupling matrix is divided into a series of partial matrices,in order to deduce the memory requirement and accelerate the evaluation process.Numerical results indicate that the proposed hybrid PO-MOM method is accurate and efficient.