复杂目标电磁散射计算的可视化研究

科学计算可视化日益与各学科相结合，产生新的研究方法。在复杂目标电磁散射研究中，目标的几何建模和雷达散射截面(RCS)计算结果的分析在目标电磁散射分析中越来越重要，利用多种样条曲面进行复杂目标精细几何建模，采用GRECO(图形电磁学)法计算目标的RCS值，从而提高电磁散射计算的精度，并对RCS计算结果进行可视化处理，使计算结果直观且易于分析。     

复杂目标电磁散射计算软件的改进

在计算复杂目标的电磁散射中 ,图形电磁计算方法 (graphicelectromagneticcomputing,GRECO)可用来实时计算电大尺寸复杂目标的RCS。在考察了原有的GRECO计算内核之后 ,结合计算机图形学方面的理论 ,对GRE CO的内核代码进行了改进 ,从而使得对于目标的棱边判定更加充分、准确。对于PTD绕射系数f和g表达式中的奇异点 ,通过求取平均值的方法给出了准确的结果 ,整体上使得绕射场的计算结果更加准确。     

考虑近区多重散射的目标RCS图形电磁算法

计算目标雷达散射截面时,对于存在近区多次散射的目标,对存在近区耦合场的单元的识别非常复杂。从磁场积分方程出发,结合图形电磁计算平台GRECO,经过适当的坐标转换,可快速识别对单元产生耦合场的区域;同时,采用迭代物理光学方法,计算了典型目标的近场与远场RCS。数值算例证明了本方法的有效性,本方法考虑了目标的多重散射特性,使得图形电磁计算方法从物理光学方法扩展应用到迭代物理光学方法。     

基于高频方法分析电大尺寸目标的散射

采用物理光学法及其改进方法分析电大目标的雷达散射截面。作为对物理光学方法的修正,采用等效电磁流法计算了物体棱边绕射场的贡献。由于电磁波在腔体内存在多次反射,物理光学方法对于腔体的电磁散射问题给出的结果误差较大。为此,可以采用迭代物理光学法和弹跳射线法计算腔体散射。分别采用迭代物理光学法和弹跳射线法方法计算了腔体电磁散射,并且对迭代物理光学法与弹跳射线法方法的优缺点进行了对比。最后,提出利用图形处理器加速弹跳射线法方法的射线追踪部分,实现了弹跳射线法方法的有效加速。数值结果表明上述方法是有效的。     

复杂雷达动目标建模及动态RCS分析

针对复杂雷达动目标的建模仿真及动目标雷达散射截面分析的问题,提出了一种外形建模和电磁散射计算的方法。该方法利用openGL对某型飞机进行了较为精确的外形仿真建模,运用图形电磁算法计算了静态雷达散射截面,并利用一种抖动模型计算了动目标雷达散射截面。通过将仿真结果与静态值进行比较,证明了在叠加抖振前后雷达散射截面有较大的变化。得出了结论。     

35 GHz与94 GHz毫米波雷达目标特征比较

针对毫米波雷达的典型频率35 GHz和94 GHz,对雷达目标的雷达散射截面及一维距离像特征进行研究。通过计算机辅助设计技术完成目标的几何外形建模及网格剖分,利用图形电磁算法完成目标电磁散射仿真计算,得到目标的雷达散射截面及一维距离像特征。通过仿真结果及暗室测量结果比较可得,94 GHz比35 GHz会反映出更多的雷达目标散射截面细节;在同样宽带的情况下,两者反映的雷达目标散射强点分布相近,但94 GHz的强点分布更明显。     

动态光线跟踪算法与实现

提出动态光线跟踪的动态可视区域重跟踪算法理论规则及实现算法,有效解决了传统光线跟踪算法由于计算量大而难以应用于动态模型的难题,是将光线跟踪技术真正有效应用于计算机实时动画领域的新算法。本算法包括运动物体及其反射、折射可视区域和运动背景在离散时间序列的重跟踪算法,以及两种针对动态可视区域重跟踪的消隐算法。     

复杂场景散射中心模型化与雷达成像应用

在复杂场景中, 目标与环境之间的耦合散射会造成雷达图像特征的干扰, 这一问题给雷达目标自动识别与跟踪技术带来了困难, 成为雷达、电磁领域持续关注的热点研究问题。目前, 使用传统的电磁数值计算方法对复杂场景散射问题进行仿真, 所需计算资源巨大, 耗时很长, 而且多限于针对单一类型复合目标, 难以满足实际工程应用需求。针对此问题，提出了复杂场景散射中心模型化的方法, 集成散射中心模型、物理光学法、积分方程法、四路径模型、射线追踪等方法为一体, 实现了复杂场景、群目标雷达成像快速仿真。本文给出了三种有代表性的复杂场景的逆合成孔径雷达成像仿真结果, 验证了本文方法的可行性及泛用性。     

人造目标SAR图像实时仿真

根据SAR图像特点,提出了一种利用图形加速的实时SAR仿真方法。方法采用散射中心模型,基于高频预估理论,用物理光学(PO)法与增量长度绕射系数(ILDC)法计算目标表面散射场强度分布,将强度值累积映射到SAR图像的分辨单元内,与成像系统传输函数卷积,获得近似仿真结果。散射、映射与卷积运算均借助图形加速,仿真可在数秒内完成。仿真结果与真实图像相比具有良好的视觉相似度。为算法测试而搭建的仿真平台OpenSARSim被作为开源项目,其所采用的部分技术可以应用于其它仿真领域。     

空中复杂目标对背景红外辐射的散射的并行计算

提出一种快速计算非朗伯面空中复杂目标对背景辐射的散射的方法。使用Modtran软件计算天地背景红外辐射亮度。将复杂目标表面划分成三角面元并在探测方向进行遮挡消隐处理,在图形处理器（graphic processing unit, GPU）内按背景光入射方向划分计算线程,线程内利用五参数双向反射分布函数（bidirectional reflectance distribution function, BRDF）模型计算可见面元对一个方向入射的红外辐射的散射亮度。把所有可见面元的计算结果加权平均获得复杂目标对背景辐射的散射亮度。通过对某飞机目标的计算结果对比发现,基于GPU的并行算法计算速度比中央处理器(central processing unit, CPU)提高了百倍以上。     

多模索引调制OFDM频谱及能量效率优化方案

为提高多模索引调制正交频分复用的能量效率(energy efficiency, EE)与频谱效率(spectrum efficiency, SE),提出优化方案和相应检测算法。该方案在不减小子块间最小欧式距离的前提下通过增加模式排列的种数使系统传递的索引信息量增加,从而提升系统SE。此外该方案引入空载模式使得部分信息的传输无需消耗能量,从而提升系统EE。同时提出改进的低复杂度最大似然检测算法以降低模式排列的检测复杂度。分析模式排列数及空载模式对误比特率(bit error rate, BER)性能的影响,并据此对引入空载模式后的多模式星座进行优化。仿真结果表明,优化方案的EE和SE都有所提升,且BER性能更优。     

基于禁忌退火粒子群算法的火力分配

火力分配问题是典型的NP完全问题,传统的求解算法存在指数级的时间复杂度。给出具体实用的防空火力分配模型,提出一种基于禁忌搜索与退火粒子群优化的新算法,并针对多种空袭规模的实例进行计算机仿真。仿真结果表明,与禁忌搜索、标准粒子群优化、退火粒子群优化等智能算法相比,新算法在解决火力分配问题时具有更优良的收敛精度和时间性能。     

基于改进AGD-分布式多智能体系统的目标优化分配模型

由于现代化战场环境动态多变、作战实时性高,针对当前防空作战中武器目标分配(weapon target assignment, WTA)约束多且复杂、传统建模无法真实反映战争过程、模型可信度不高等问题,提出一种在分布式约束优化问题(distributed constraint optimization problem, DCOP)背景下,基于多智能体系统(multi-Agent system, MAS)理论的武器目标优化分配模型,并利用改进的加速梯度下降(accelerated gradient descent, AGD)算法进行求解。通过实验证明了该算法具有良好的收敛性和低复杂度,能够适应现代化防空作战的需求,满足大规模寻优问题的需求,高效解决多智能体目标优化分配问题。     

OQAM/OFDM系统中改进的重叠选择性映射方法

重叠选择性映射(overlapped selected mapping, OSLM)是用于降低基于交错正交幅度调制的正交频分复用系统(offset quadrature modulation/orthogonal frequency division multiplexing, OQAM/OFDM)峰均比(peak-to-average ratio,PAPR)的技术。在对传统OSLM方法进行分析的基础上,为了进一步降低系统的PAPR,针对其在传输过程中需要耗费额外频谱来传递边带信息的问题,提出了改进的OSLM方法。该方法通过改变特定位置相位旋转因子的模值,从而在接收端确定边带信息,节省了OQAM/OFDM系统中的频谱资源,进而降低了系统的PAPR。仿真结果表明,在相同信道且子载波数量较多的条件下,该方法能够进一步降低系统的PAPR,同时又不会导致误比特率明显提升。     

强化学习中的策略重用:研究进展

策略重用(policy reuse,PR)作为一种迁移学习(transfer learning,TL)方法,通过利用任务之间的内在联系,将过去学习到的经验、知识用于加速学习当前的目标任务,不仅能够在很大程度上解决传统强化学习(reinforcement learning,RL)收敛速度慢、资源消耗大等问题,而且避免了在...     

Integration-centric approach to system readiness assessment based on evidential reasoning

An integration-centric approach is proposed to handle inadequate information in the system readiness level (SRL) assessment using the evidential reasoning (ER) algorithm. Current SRL assessment approaches cannot be applied to handle inadequate information as the input. The ER-based approach is proposed to synthesize inadequate input information and an integration-centric perspective is applied to reduce the computational complexity. Two case studies are performed to validate the efficiency of the proposed approach. And these studies are also performed to study how the inadequate information will affect the assessment result. And the differences caused by the system’s structure. The importance of the system’s structure in the SRL assessment is demonstrated and the contributions made in this study are summarized as conclusions.     

外部型硬件进化方法研究

外部型硬件进化(Extrinsic EHW)是将硬件描述语言(HDL)与进化算法(EA)结合起来的硬件进化(EHW)方法。在简要介绍了EHW的基本概念和工作原理的基础上，针对外部型硬件进化的基本方法，通过实验分析指出了这类方法存在的问题，阐述了在电子设计自动4g(EDA)平台上实现Extrinsic EHW方法必须解决的核心问题。     

HLA时间管理算法中输出时间的研究

时间管理服务是高层体系架构HLA(High Level Architecture)的重要组成部分.GALT(Great Available Logical Time)算法是实现时间管理服务的关键技术,而输出时间OPT(OutputTime)则是某些GALT算法实现的基础.不合理的输出时间算法所确定的GALT算法会违背HLA时间管理的原则或延缓联邦推进.通过对IEEE 1516[1]标准接口的分析,提出了一种符合IEEE 1516标准的输出时间算法,其它的输出时间公式可引为参考.     

基于双马尔可夫链的概率假设密度滤波器

隐式马尔可夫链(hidden Markov chain,HMC)是传统多目标跟踪的理论基础。在分析了HMC模型的局限性基础上,介绍了更具普适性的双马尔可夫链(pairwise Markov chain,PMC)模型,对基于PMC模型的概率假设密度(PMC-probability hypothesis density,PMC-PHD)滤波算法进行了推导,并对其高斯混合(Gauss-mixture,GM)实现进行了改进,利用椭圆波门给每一个高斯分量建立一个对应的缩减量测集合来对其进行更新。仿真实验证明在杂波密度较大的场景中,PMC-PHD滤波器GM实现的改进在不影响跟踪精度的情况下运行时间缩短为原来的三分之一;仿真实验还证明在HMC模型场景下PMC-PHD滤波器针对邻近目标的跟踪性能要优于HMC-PHD滤波器。     

Total quality management in manufacturing: A study in the Singapore context

The paper presents a total quality management (TQM) framework combining the concepts underlying the notions of total quality control (TQC), Just in Time (JIT), manufacturing resource planning (MRP), and quality control circles (QCCs). An integrative model, in which these notions and the related issues are complementarily connected on the same logical plane is presented and it is argued that this is akin to the total systems intervention (TSI) approach in its endeavor to seek manufacturing excellence. It also has similarities to creative problem solving, especially with regard to corporate strategy, but here with an emphasis on the role of manufacturing. However, TQM is an idea of its own, and not a conceptual derivative of systems theory.