分层粗糙面电磁散射的矩量法研究

本文主要采用矩量法(method of moment MOM)研究了分层粗糙面的电磁散射特性,首先给出了该散射问题的积分方程和矩阵方程,然后通过与时域有限差分(finite difference time domain FDTD)计算结果的对比说明了本文所提算法的有效性,最后讨论了分层粗糙面的均方根高度、相关长度以及两层粗糙面之间的距离对双站散射系数的影响。     

矩量法计算粗糙海面与舰船目标复合电磁散射

给出积分方程的建立过程。研究了一维PM粗糙海面及其上方二维导体舰船目标复合电磁散射特性。并基于矩量法矩阵块与粗糙海面的信息得到了复合散射系数,研究了不同风速、入射角和船的吃水深度对结果的影响。最后进行了结果分析,验证了该方法的有效性。     

地下三维目标电磁散射的矩量法计算

该文给出了一种用层状介质中的混合势积分方程(MPIE)和基于RWG基函数的矩量法计算地下三维目标电磁散射的精确快速实施方法。对MPIE的RWG矩量法的开发、计算性能做了研究,尤其是对其中的多个不同形式的Sommerfeld积分的快速全波数值离散复镜像计算方法做了仔细研究。该文的实施方法退化到自由空间后的计算结果与解析解Mie Series吻合的很好,而且地下平板的计算结果也与以往公布结果吻合得很好,证实了该文实施方法的可行、高效、精确。除此以外,该文还计算了其它形状目标在不同大小、不同埋藏深度、以及不同地层媒质下的电磁散射特征。     

流星余迹电磁散射场的矩量法分析

文中利用矩量法分析了流星余迹在各种情况下的散射特性，着重指出了流星余迹散射场与金属体散射场的关系。数值结果与论述同一问题的文献结果基本吻合。     

导体目标瞬态电磁散射的时空矩量法研究

时域积分方程的矩量法是求解瞬态电磁散射的方法之一。研究了基于加权Lagurre函数和RWG基函数分别作为时间、空间基函数的时空矩量法,给出了时域磁场积分方程时空矩量法的全部计算公式,编制了相应串行和并行计算程序。计算结果表明：该方法具有很好的时域稳定特性,为宽带电磁散射分析提供了可能,同时也指出了其应用的局限性,为改进其方法提供了参考。     

土壤表面与运动目标复合电磁散射的矩量法研究

为了满足土壤表面上方雷达目标检测、识别和分类等的需要,采用空间域合成法生成高度起伏遵守Alpha-stable分布的土壤表面,选用Topp模型模拟土壤的介电常数,运用矩量法研究了锥形波入射条件下土壤与其上方运动的三角形截面柱的复合电磁散射问题,通过数值计算得到了复合散射系数随散射角的变化曲线,分析了等边三角形和不规则三角形截面柱在土壤表面上方横向平移、纵向平移、转动以及电磁波入射角对复合散射系数的影响。数值计算结果表明：复合散射系数随散射角振荡地变化,等边三角形截面柱的纵向平移和转动对复合散射系数有较大的影响,而横向平移对复合散射系数的影响很小;不规则三角形截面柱的横向平移和纵向平移对复合散射系数产生的影响很小,转动对复合散射系数的影响较大。有关结果可为民用、军用领域工程问题提供理论依据和实践方法。     

粗糙地面与下方梯形目标复合电磁散射研究

利用MonteCarlo方法模拟了一维指数型粗糙地面,运用矩量法研究了粗糙地面与下方梯形截面导体柱的复合电磁散射特性,通过数值计算得到了复合散射系数随散射角的变化曲线,讨论了粗糙地面高度起伏均方根、土壤湿度、柱体埋藏深度、柱体大小、柱体倾角与复合散射系数依赖关系。结果表明粗糙面高度起伏均方根、土壤湿度对复合散射系数有显著影响,而柱体埋藏深度、柱体大小、柱体倾角对复合散射系数的影响较小。     

电磁散射与辐射问题中的混合基函数矩量法

三维散射与辐射问题通常采用电场积分方程(EFIE)结合矩量法(MoM)求解，而基函数是决定矩量法精度和效率的重要因素。本文针对采用三角形网格剖分会引起未知元过多而采用四边形网格剖分会因为网格质量变差而影响计算精度的问题，提出一种基于三角形与四边形混合网格的混合基函数，应用于散射体RCS和天线阻抗特性计算。结果表明，相比于三角形剖分，混合基函数能够在减少未知元个数的同时获得较高的精度；另外也解决了基于单纯四边形网格的基函数在网格质量较差的情况下不能准确模拟表面电荷的问题。     

草原环境地表电磁散射的矩量法研究

为了满足草原及其附近目标雷达探测和遥感的需要,选用高斯型分布表示草和土壤表面的高度起伏情况,选取Topp 模型表示土壤层介电常数,采用双弥散模型表示草的介电常数,运用矩量法研究了草原环境地表的电磁散射特性,得到了散射系数的角分布曲线,讨论了入射角、入射波频率、草含水量、土壤湿度、土壤层和草层表面相关长度及均方根高度、草层厚度对散射系数的影响。结果表明,散射系数随散射角振荡地变化,在镜反射方向处有明显的散射增强效应;入射角和入射波频率对散射系数的影响较大,草含水量、土壤层和草层表面起伏相关长度和均方根高度对散射系数影响较小且较为复杂,土壤湿度、草层厚度对散射系数几乎没有影响。     

电大凸目标电磁散射的数值路径变换算法研究

给出了基于Fock电流和增量长度绕射系数技术（Incremental Length Diffraction Coefficients,ILDC）得到的三维凸圆柱上的高频散射场的表达式,应用路径变换法和数值最速下降路径（Numerical Steepest Descent Path,NSDP）方法计算基于Fock电流的高振荡积分,得到散射场.数值算例显示,使用这一方法计算高频散射场,可以实现在不同频段的入射波下计算时间与频率无关.并给出一种基于测地线性质的爬行波寻迹算法,具有较高的精度和更高的计算效率,适用于任意光滑模型上爬行波的寻迹.     

MoM/PO混合法中劈绕射电流基函数研究

论文给出了Bilow所提出的绕射电流基函数的理论依据,并把这种电流基函数和Burnside所提出的绕射电流基函数作了比较.考虑到绕射理论和基本电磁理论场量关系,对Bilow绕射电流基函数在过渡区和非过渡区分别进行了修正,提出了新的绕射电流基函数.三种基函数模拟的结果和理想导体劈绕射的解析解进行了比较,证明目前所采用的基函数精度最高.     

基于高低频混合方法的梅利逼近扫频技术

将矩量法(MoM)和物理光学(PO)混合方法与梅利逼近结合分析了电大载体平台上天线的宽带辐射特性.在切比雪夫逼近的基础上,通过梅利展开技术实现快速扫频,并利用MoMPO方法减少矩阵方程中未知量个数,从而大大降低了内存需求和计算时间.相比于切比雪夫逼近,由于梅利展开式为有理函数,提高了计算精度.数值结果表明：该方法可以快速有效地分析大型载体平台上天线的宽带特性.     

Robust hybrid technique for calculating scattering by large andcomplex targets

A new and robust hybrid technique that combines the shooting-and-bouncing-ray method and the finite-element method is presented for a fast and accurate evaluation of electromagnetic scattering by large and complex targets with cracks, gaps, cavities and microstrip patch antennas. This technique has been applied successfully to realistic three-dimensional targets with remarkable accuracy and efficiency     

A hybrid method for computing the scattered fields from complexstructures

A new hybrid method that removes typical discontinuities and singularities of UTD solutions is described and applied to scattering by complex structures. The scattered fields from the structure are first computed on a surface S enclosing it. Then these fields are used to compute an equivalent set of electric and magnetic currents, which are then used to find the scattered fields from the structure. This method can extend the ability of available UTD computer codes to solve for the scattered fields from structures that need special treatment and are nor solvable through direct UTD means. Good agreement is shown between this new hybrid method and moment method results as well as measurements     

Analysis of the accuracy of an iterative algorithm for calculating the field scattered by a rough surface

The accuracy of an iterative algorithm for calculating the field scattered by a rough surface in the mirror direction is estimated for grazing angles of incidence.     

Mode-expansion method for calculating electromagnetic waves scattered by objects on rough ocean surfaces

A mode-expansion method that needs less than 6% the number of unknowns required by conventional method of moments is introduced in calculating two-dimensional electromagnetic wave scattering from perfectly conducting objects on rough ocean surfaces. Modes are selected for dominant propagation waves so that the number of unknowns in the matrix equation are minimized. In the numerical examples, ocean surfaces are modeled as perfectly conducting rough surfaces described by the Pierson-Moskowitz power spectrum. Bistatic radar cross-sections (RCS) of various objects, such as ship-like and low-observable targets, are calculated for a 1-GHz incident plane wave and are validated for accuracy against an iterative MoM solution.     

基于改进多尺度间隙度的海上目标分割方法

针对复杂海面背景下的可见光图像舰船目标分割问题,引入了图像的多尺度间隙度特征,分析了Dong提出的图像间隙度特征提取算法存在的问题,并进行了改进,采用滑动盒子内像素值方差计算滑动盒子的质量,提高了舰船目标与海面背景的可分离程度,最后利用改进算法提取图像的多尺度间隙度特征对海上舰船目标进行分割。实验结果表明,利用改进方法对海面背景下舰船目标进行分割,相对于sobel边缘检测、ostu阈值分割和基于传统提取算法的多尺度间隙度特征分割方法结果更优,可以更好地抑制海面亮度变化、海浪和背景杂波的影响,准确分割出海上舰船目标。     

复杂目标电磁散射混合算法

分析了复杂目标高频散射雷达截面(RCS)计算理论,提出了一种有效的混合算法.改进了等效电磁流方法(IMEC),推导了几何光学/物理光学区域投影算法(GO/PO).IMEC能有效地消除反射边界和阴影边界的奇异性,GO/PO法用于计算多重散射.通过AutoCAD软件,使用三角面元法构建目标三维模型.目标的高频雷达散射截面通过几何光学、物理光学、改进的等效电磁流和几何光学/物理光学区域投影等混合方法计算获得.同时,计算了某型号导弹的RCS,理论值同测量结果基本一致,说明该方法能满足复杂目标电磁散射分析的需要.     

混合ACA和MLFMA方法计算复合目标电磁散射

采用矩量法(MoM)计算电大尺寸的复合目标的电磁散射。为了能够高效快速地计算电大尺寸三维复合目标的电磁散射,提出一种新的混合方法,将自适应交叉近似(ACA)算法和多层快速多级子(MLFMA)算法相结合,共同加速矩量法的计算。其中,MLFMA用于加速目标与自身的作用,ACA用于加速目标与其他目标的相互作用。提出的混合算法在计算复合目标电磁散射时,可降低运算存储,缩短阻抗矩阵填充时间,并且能够加快矩阵矢量乘,且不影响计算精确度。数值算例表明,所提快速算法能够在保证电磁散射计算精确度前提下,比传统方法更高效。