大范围粗糙海面上舰船与低空目标电磁散射的区域分解计算

提出了电磁波低掠角入射大范围二维粗糙海面上舰船与低空目标双站电磁散射的有限元区域分解方法. 建立了含共形匹配层吸收边界的区域分解法耦合边界条件,用内视法导出了相应的耦合矩阵. 在PC机上未知数求解能力达到百万数量级,对粗糙海面与目标的散射模拟规模远大于已知的快速数值方法. 该方法不仅大幅度节约内存,在运算速度上亦优于未分区的有限元方法. 数值计算同现有的前后向迭代法、广义前后向迭代法作了一致性验证,实现了大范围粗糙海面上舰船与低空目标的双站散射与海况和目标特征参数关系的数值模拟.     

基于星载GNSS-R延迟-多普勒图的海面目标探测

为了利用星载global navigation satellite system-reflections(GNSS-R)的延迟-多普勒图(delay-doppler map,DDM)实现对海面目标位置的遥感探测,依据星载DDM的生成原理,研究实现了其反过程即从DDM中重构散射区域图像进而达到探测海面目标的目的。首先利用截断奇异值分解(truncated singular value decomposition,TSVD)法去除DDM中的模糊函数;然后通过计算归一化雷达横截面积(normalized radar cross-section,NRCS)重构海面散射区域图像。以2016年3月1日TechDemoSat-1(TDS-1)实测的DDM数据为例,首先计算了镜反射点(specular point,SP)的位置,然后进行重构实验。实验结果表明:计算得到的SP与TDS-1提供的SP之间的最大误差在800 m左右,小于TDS-1 5 km的距离分辨率;同时,重构图像中目标的位置与极地海冰数据中海冰的位置相吻合,由此可见本文的目标探测算法能够从DDM中探测到海面目标。     

基于星载GNSS-R DDM的海面目标探测研究

为了利用星载Global Navigation Satellite System-Reflections（GNSS-R）的延迟-多普勒图（Delay-Doppler map, DDM）实现对海面目标位置的遥感探测,本文依据星载DDM的生成原理,研究实现了其反过程即从DDM中重构散射区域图像进而达到探测海面目标的目的。首先利用截断奇异值分解（truncated singular value decomposition, TSVD）法去除DDM中的模糊函数;然后通过计算归一化雷达横截面积（normalized radar cross-section, NRCS）重构海面散射区域图像。以2016年3月1日TechDemoSat-1（TDS-1）实测的DDM数据为例,首先计算了镜反射点（specular point, SP）的位置,然后进行重构实验。实验结果表明：文中计算得到的SP与TDS-1提供的SP之间的最大误差在800 m左右,小于TDS-1 5 km的距离分辨率;同时,重构图像中目标的位置与极地海冰数据中海冰的位置相吻合,由此可见本文的目标探测算法能够从DDM中探测到海面目标。     

海面目标自适应实时检测

针对海面运动载体所获得的可见光序列图像及图像自身特点,提出了一种既适应于海天背景下的小目标而又适应于海岸背景下的大目标的目标快速自动检测方法.首先,量化子图像的区域复杂度以及单元区域上、下邻域的灰度差异,以预测并定位海界限区域,摒弃不含海界限区域的图像;采用周围纹理抑制方法改进的Canny算子提取海界限区域的主要轮廓,并进行Hough变换而提取海天线或海岸线;依据海界线上的灰度环境判断背景,在划定线附近的局部区域,凭借该区域内海面灰度的平缓特性而对其进行聚类提取目标;分析剩余海面灰度的统计特征,求取属于海面区域的灰度范围,快速区分海面区域和非海面区域;最后,进行后续处理,以剔除伪目标并标记真实目标.结果表明,该方法处理单帧图像的平均耗时在100 ms以内,具有较好的准确性和实时性.     

基于多轨延迟-多普勒图的海面目标定位模糊去除

随着导航反射信号技术在海洋遥感领域的发展,利用星载延迟-多普勒图（Delay-Doppler Map, DDM）进行海面目标探测成为如今热门研究问题。但由于DDM上相同时延和多普勒点对应的空间区域具有不唯一性,导致出现真假目标定位模糊的问题。本文利用多颗卫星下不同镜反射点(Specular Point, SP)对应的DDM联合处理去除假目标。首先计算出目标相对各自SP的距离,然后以某个SP为原点将所有目标全部统一到一个坐标系内,通过真目标聚集来去除假目标;最后通过经纬度与距离关系求得目标最终地理位置。采用Cyclone GNSS(CYGNSS)星座的DDM数据开展验证实验,结果表明：利用多星轨迹DDM的海面目标探测时,真目标会聚集,假目标会分散;计算的目标最终位置与同时间段下“南海四号”钻井平台工作地点变化规律一致,误差小于1.5km,表明本文方法能有效解决海面目标定位模糊问题。     

MPP中区域分解法的临界子区域数的确定方法

论文针对在大规模并行处理 ( MPP)系统中应用区域分解方法 ( DDM)进行并行计算时 ,为了获得最大加速比和最短计算时间 ,如何选择恰当的子区域数 (临界子区域数 )这一关键问题 ,分析了子区域数大小对区域收敛速度和并行度的影响 ,描述了子区域数与加速比变化的关系 ,最终给出了一种确定 DDM临界子区域数的方法。该方法也适用于网络连接的分布式系统上的 DDM并行计算。实验结果表明 ,选用该方法确定的子区域数划分区域 ,能有效地提高加速比 ,减少计算时间     

基于BP神经网络的海上目标检测

为了减少展宽的一阶海杂波谱对空间超分辨谱估计技术的影响,提高MUSIC算法的检测性能,用BP神经网络实现海杂波预测和对消.利用神经网络的可对任意非线性函数模拟的特性,对展宽的海杂波进行模拟.用模拟后的结果实现一阶海杂波的对消,来满足MUSIC算法的应用条件.最后,用MUSIC算法分辨海上目标的方位信息.实验结果表明,对消前后目标背景噪声子空间特征值发生改变,对消后更接近于MUSIC算法的假设条件,提高了MUSIC算法的检测性能,扩大了MU-SIC算法的应用范围,实现在非高斯噪声背景条件下应用MUSIC算法检测目标.     

具有真解的一维抛物方程在Shishkin网格上的多尺度计算

针对含变系数的一维抛物型方程,基于Shishkin网格进行多尺度有限元数值计算,通过在粗网格上求解微分算子的子问题获得多尺度基函数来捕捉局部振荡信息.利用Shishkin网格分段模拟具有真解的奇异摄动抛物方程边界层,探讨时间尺度的推移对数值解的稳定性与精确性的影响.结果表明,该方法较经典有限元法不但计算精度高、效率高,而且可以节约计算资源,充分发挥其数值优势.     

基于电磁散射模型的宽带雷达海杂波特性分析

宽带雷达在抗干扰、目标识别与跟踪等方面具有独特优势。基于粗糙面电磁散射模型对宽带雷达海杂波特性进行了分析。首先利用PM谱函数建立二维海洋粗糙面,引入锥形入射波来克服粗糙面的边缘衍射;然后利用物理光学电磁散射模型,并结合子带合成法,得到宽带条件下散射单元的杂波幅度;最后对宽带雷达杂波回波信号进行建模与仿真,得到海面环境杂波的频谱特性和一维距离像,进而分析了雷达工作带宽、入射擦地角和海面风速对海杂波特性的影响。仿真结果表明:雷达工作带宽增加,入射擦地角减小,海杂波回波幅值均有明显下降,而海面风速对海杂波幅值影响不太明显。     

基于Radon变换的SAR地面运动目标径向速度估计

合成孔径雷达(SAR)地面动目标径向速度导致的Doppler模糊和频谱分裂会严重影响对其检测和速度估计的性能。为此,该文提出一种基于Radon变换(RT)的方法来高效准确地解决Doppler模糊和频谱分裂,实现Doppler中心和径向速度的准确估计。该方法首先基于雷达和平台参数计算目标可能模糊数对应的距离走动倾斜角,确定"模糊数-角度"对应关系;进而基于实测数据计算各先验角度RT值,搜索最大值获取模糊数。同时,提出了Doppler频谱检测器解决频谱分裂问题,可结合能量均衡法准确估计基带Doppler中心和目标径向速度。数值仿真试验结果证明了该方法的有效性。     

弹性体裂纹扩展的数值模拟

采用位移不连续法（DDM）对裂纹的扩展进行了数值模拟,首先应用DDM求解了线弹性裂纹体的应力场,再采用最小二乘法确定应力强度因子并根据线弹性复合型断裂判据进行开裂判断,从而实现裂纹开裂的模拟,取得了与实验结果较吻合的数值计算结果,文中所用方法仅需在裂纹面上直接划分单元、对开裂部分直接追加单元来实现裂纹扩展过程的动态跟踪,其数值过程简便易行。     

海面目标与海天背景合成的红外图像数值模拟方法

在对海面目标红外图像理论模拟的研究中,已经能分别计算出目标和海面大气背景的红外图像,作者研究了在此基础上用数值方法模拟海面目标和海天背景合成的红外图像的计算原理和方法,编制了生成合成红外图像的计算软件并计算了某舰的模拟热像。     

在c#中结合LOD技术实现海浪模拟

利用海浪P-M频谱及SWOP方向函数计算得到的不同频率、方向角、振幅的组成波,线性叠加生成海面高度场.通过OpenGL的顶点数组结合细节层次(LOD)技术,建立海面网格,应用光照和纹理映射的渲染,在基于.net平台上使用C#与OpenGL结合进行海浪建模和仿真,实现深海区域的海浪模拟.     

动态海面与运动球形目标后向复合电磁散射及Doppler谱研究

应用物理光学近似和Mie理论分别求解了导体海面的表面电流及球形目标的一次散射场,利用Kirchhoff近似求解了海面的后向散射场．同时借助互易性原理降低了求解球形目标和海面之间二次耦合散射场的难度,讨论了球形目标尺寸、位置等对二次后向耦合散射场的影响,对不同入射角下后向复合散射场的Doppler频谱特性进行了详细分析．     

用于机载雷达杂波谱中心估计的极坐标质心法

在机载雷达动目标检测(M TD)处理中,为了有效抑制杂波,必须先对杂波谱中心进行准确估计。该文提出了一种适用于机载M TD杂波谱中心估计的方法——极坐标质心法。它的核心计算环节基于内积运算,因此较常用的基于相关运算的算法可以显著减少运算量;另外,很好地解决了已有的内积算法难以克服的“频谱分裂”问题。针对实际中经常出现的立方杂波谱和G auss杂波谱,仿真实验比较了这种方法和传统典型算法的估计性能,证明了这种方法具有估计准确,运算复杂度小的优点。     

强海杂波背景条件下海上目标检测方法

为了减少展宽的一阶海杂波谱对空间超分辨谱估计技术的影响，提高MUSIC算法的检测性能，用径向基神经网络实现海杂波预测和对消．利用神经网络的可对任意非线性函数模拟的特性，对展宽的海杂波进行模拟，用模拟后的结果实现一阶海杂波的对消，来满足MUSIC算法的应用条件．最后用MUSIC算法分辨海上目标的方位信息．实验结果表明，对消前后目标背景噪声子空间特征值发生改变，对消后更接近于MUSIC算法的假设条件，提高了MUSIC算法的检测性能，扩大了MUSIC算法的应用范围，实现在非高斯噪声背景条件下应用MUSIC算法检测目标．确定最小的相空间维数和时间间隔，采用更先进的神经网络算法，可以提高神经网络的预测速度．     

子模型法在小湾拱坝结构诱导缝及检查廊道中的应用

介绍了ANSYS软件子模型法的使用方法,说明了设置结构诱导缝的作用,并利用子模型法对小湾拱坝结构诱导缝进行有限元计算,使用APDL参数化语言进行相应的二次开发辅助计算,分析子模型法的适用场合及其优缺点.分析结果表明,用子模型法对结构物进行有限元分析,可以得到结构部分区域更加精确的数值解,大大降低了计算工作量,且有利于提高计算精度.     

飞机风挡结构抗鸟撞数值模拟

在实验研究的基础上,建立了某型飞机风挡及其相关部件的全尺寸有限元模型,应用非线性有限元程序LS-DYNA3D对整个鸟撞击过程进行了数值模拟,得到鸟撞风挡结构动态响应计算结果.分析了鸟撞风挡结构的应力、应变动态时程曲线,讨论了引起风挡结构破坏的主要因素.数值计算结果与实验结果吻合较好,表明所建立的有限元计算模型可靠、计算数据有效.     

基于地图信息的机载雷达对海探测目标检测算法

机载雷达在对临近陆地的海面目标进行探测时会受到很强的陆地杂波干扰,海面附近的强陆地杂波会导致探测范围内虚警概率升高,严重影响雷达的对海探测性能. 针对该问题本文提出了一种基于地图信息的机载雷达对海探测目标检测算法,所提算法通过载机惯导系统提供的载机姿态及天线指向等信息计算天线波束照射区域的经纬度,并将其与地图数据匹配实现海陆分割,进而剔除陆地虚警,输出海面目标. 基于X波段雷达探测实验数据的实验结果表明,本文所提算法能够快速准确判断目标的海陆位置,通过海陆目标的筛选与剔除,提高机载雷达在陆地杂波较强的情况下对海探测性能.      

半穿甲战斗部的侵彻深度计算方法

从经验公式、理论分析和数值模拟角度探讨了半穿甲战斗部的侵彻深度计算方法.给出了6种常用的侵彻深度计算经验公式,推导得到了基于空腔膨胀理论的理论计算式,应用LS-DYNA3D三维有限元动力分析软件,建立了三维有限元数值模拟模型,并应用以上各方法对半穿甲战斗部侵彻混凝土目标的侵彻深度进行了计算和对比,分析了不同经验公式、数值模拟及理论计算结果之间的差异.