针对宽带电磁散射分析的时域积分方程方法的精度研究

讨论了应用时域积分方程方法分析宽带电磁散射问题的精度问题,研究了选择不同的时域基函数对表面感应电流、散射远场和雷达截面的精度的影响。数值结果表明：对于封闭的散射体,必须使用组合场积分方程来消除内部共振;虽然时域感应电流和散射远场看起来很精确,但雷达截面有明显误差,这意味着雷达截面是检验精度的最好物理量。     

时域多分辨率法在探地雷达三维正演模拟中的应用

应用小波伽略金方法,对Maxwell的2个旋度方程进行离散化,导出DB2-MRTD算法的探地雷达3D差分公式、数值稳定性条件。在此基础上,开发探地雷达MRTD法正演模拟程序。所开发的对三维立方体小空洞体模型进行正演模拟。研究结果表明:采用该程序极大地提高了运算速度,改善了三维探地雷达正演方法;相应的正演合成三维剖视图及切片图指示了立方体小空洞体的雷达波空间的三维响应特征;模拟结果表明,采用时域多分辨率法可提高探地雷达探测的可靠性、准确度。     

探地雷达探测岩溶灾害的研究

为了寻求解决煤矿水害事故的办法,以电磁场和电磁波传播理论为基础,首先研究了电磁场的时域有限差分法计算方法,推导出了二维的时域有限差分方程和网格空间步长、时间步长所满足的关系式,得出了在完全匹配层吸收层的网格差分格式。然后建立了探地雷达二维正演模型,数值求解合成了雷达记录剖面。在雷达剖面图中可以清晰看到异常体的反射曲线,直观地了解岩溶雷达反射剖面特征,有利于在实际探测中提高解释精度。     

探地雷达信号的EEMD时域分析方法

经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)方法不能解决探地雷达信号的混频现象,文章提出了探地雷达信号时域集合经验模分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)分析方法。通过分析可知,EEMD方法可以克服EMD方法的模态混频现象。文中由时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)方法正演出探地雷达模型的信号,利用EEMD方法分离探地雷达特征模量,并对不同的特征模量进行分析,将受到白噪声干扰的探地雷达正演信号通过EEMD方法去噪,结果表明去除干扰效果显著。     

基于非结构Cartesian网格的电磁散射场计算

计算流体力学中的网格技术和数值方法对于计算电磁学的应用具有借鉴意义。该文结合计算流体力学中的数值方法,建立了基于非结构Cartesian网格上的时域有限体积法,用于求解电磁散射问题。为保证这种方法在时间和空间上具有二阶精度,在时间离散上采用二步Runge-Kutta方法,空间离散采用非结构的二阶NND格式。通过求解时域中的Maxwell方程组,计算了二维翼型和三维乘波体外形等典型完全导电散射体的雷达截面。计算结果表明:该方法计算精度高,适用于复杂外形的电磁散射问题的求解。     

次表面雷达的时域有限差分模型

时域有限差分法用于求解维散射问题（即源为三维任意点源，介质为二维各向同性非均匀介质）。使用ＣＯＳ和ＳＩＮ变换把三维问题转化成二维问题。三维解则由二维问题的解通过逆ＦＦＴ得到。这样与解三维问题相比就节省了大量的计算机内存并减少计算时间。为得到精确的时域有限差分结果，识别弱小目标，我们使用透射边界条件消除从区域边界的反射，并采用超吸收技术对透射边界条件加以改善。把这一理论应用于探地雷达模型得到了很满意的结果。     

基于FDTD的二维舰船RCS的计算

建立以某舰船为参照的艏向与正横向的近似二维模型,基于二维时域有限差分法计算舰船的艏向与正横向在不同频率入射波情况下的雷达散射截面,并根据计算结果对某舰船的雷达隐身特性进行分析．此方法能用于分析现有舰船的电磁散射特性,也能用来预估和优化未来武器系统对目标的电磁散射特性要求,为日后舰船RCS预估计提供依据．     

基于小波多分辨探地雷达三维正演模拟及偏移处理

通过对Maxwell方程进行离散化,导出DB2-MRTD算法的探地雷达3D差分公式,并开发探地雷达MRTD法正演程序,利用该程序对三维雷达模型进行正演模拟,得到其相应的正演合成三维剖视图及切片图;通过对这些模拟结果进行分析,验证MRTD法在探地雷达三维正演中的有效性;利用爆炸反射原理和浮动坐标变换,推导出三维探地雷达波动方程差分格式,并把波场外推矩阵在小波域进行求解,进而得到探地雷达小波域三维偏移算法及偏移处理程序,把该程序应用于正演结果中。对比偏移处理前、后的雷达资料发现,该三维偏移算法能使3D正演剖面中的反射波归位、绕射波收敛,极大地提高了雷达剖面的分辨率。     

用时域有限差分法分析涂敷目标的电磁散射特性

为了有效分析涂敷目标的宽带电磁散射特性,采用计算电磁学的时域有限差分方法,分别对涂敷各向同性和单轴各向异性吸波材料的目标进行了计算.研究了涂敷材料厚度、阻抗匹配等因素对目标雷达散射截面的影响.结果表明,当涂敷材料的电磁参数满足匹配条件时,对电磁波的吸收性能最好,从而可以有效地缩减目标的雷达散射截面.     

MRTD算法在目标电磁散射特性分析中的应用

对基于Daubechies小波尺度函数的时域多分辨分析(MRTD)算法进行了详细论述,推导了MRTD算法的完全匹配层(PML)吸收边界条件,为克服传统MRTD方法中基函数存在着非局部性的缺点,在源的加入上采用了纯散射场方法;并应用该算法对多目标的电磁散射特性进行了分析,数值结果表明,MRTD算法与传统的时域有限差分法结果相吻合,大大节约了计算资源。     

Novel 1-D Sandwich Photonic Bandgap Structure

A sandwich photonic bandgap (PBG) structure is a novel PBG structure whose periodic lattice is buried in the middle of a substrate. Neither drilling nor suspending the substrate is required, and the integrity of the ground plane is maintained. This paper presents several modification techniques for sandwich PBG structure fabrication. The forbidden gap can be improved by adopting the chirping technique, applying the tapering technique, enlarging the periodic elements, adjusting the location of the periodic lattice in the substrate, and using different dielectric media H-shape elements. A finite difference time domain method is applied to analyze the structures. Deep and wide stopbands can be obtained using the modified sandwich structures. Experimental measurement results agree well with the theoretical analysis.     

HHT法在配电线路在线故障诊断中的应用

配电网中线路运行故障已经成为干扰线路运行的重要问题。采用HHT法(自适应的时域频率分析法)判断配电线路运行故障,并对配电线路中出现的局部故障进行仿真分析,结果表明:该方法对配电线路故障中的非线性、非稳态信号的处理具有较高的应用价值。     

软基沉降计算的数值计算与神经网络混合方法

以福州江阴港铁路大型货场的软基处理项目为工程背景,介绍数值计算与神经网络混合方法在软基沉降计算中的应用.该方法可以依据较少的实测数据,通过大量数值计算以及神经网络参数反演,得到较符合实际的加固处理前后的土体参数,进而估算大面积吹填引起的前期沉降和软基处理完毕后的工后沉降。     

时域声波散射问题单轴优化PML方法的收敛性

基于Laplace变换和频域的复坐标拉伸,给出一种解时域声波散射问题的单轴优化完美匹配层(PML)方法.该方法在矩形区域中构造单轴优化PML,为各项异性散射体的散射问题提供一种较灵活有效的计算方法,并且该方法在吸收函数中引入一个小参数ε0,使得散射问题的优化PML方法的计算不再依赖PML层的厚度δ.结果表明,只要参数ε0充分小,优化的PML解指数即收敛于原散射问题的解.     

非线性系统参数的时域识别及优化方法

采用一种非线性迭代在时域中识别非线性系统参数,将计算方法归结为一个求最小值问题。     

应用DDM/FEM方法研究开口腔体电磁散射特性

将非重叠区域分裂法（DDM）与矢量有限元法（FEM）相结合对无限大接地的三维开口腔体的电磁（EM）散射问题进行分析，将原尺寸较大的腔体分成若干较小的子域，在各子域内推导出此边值问题的等价泛函，在此基础上应用矢量有限元法进行分析。通过传输条件实现各子域间的耜合，在腔体口面应用边界积分方程（BIE）进行描述，这样，减少了程序运行时对计算机内存的需求，易于对电大尺寸腔体的电磁散射问题分析计算，所得数值结果与有关文献的结果一致。从而验证了本算法的正确性。     

波浪中浮体运动的时域混合格林函数法

基于混合格林函数法,对浮体在波浪中的运动进行了时域模拟.通过假想的直壁控制面将流场分割成内域和外域,分别引入Rankine源和自由面格林函数并结合控制面上的连续条件,对初边值问题进行求解.利用开发的数值计算程序对圆柱形平台和S175船进行了计算分析,给出了时延函数、波浪力幅值和运动响应结果,通过与频域方法和试验数据对比,证明该方法对零航速和有航速水动力问题均适用,能有效解决外飘船型的数值发散问题,且具有更高的计算效率.     

时域稳定鲁棒性边界的扩展

在系统鲁棒稳定性时域分析中,主要采用Lyapunov直接法,但得出结果的保守性是困忧人们进一步研究的难题之一。本文用Lyapunov直接法分析了线性系统在受到扰动之后的鲁棒稳定性边界,并提出了一种递推算法使估计出的稳定边界向实际边界逼近,因而克服了以前学者得出的结论中普遍存在的保守性问题。     

基于混合方法的室内毫米波传播特性研究

为了研究室内毫米波的传播特性,结合射线跟踪法(ray tracing, RT)和时域有限差分法(finite difference time domain, FDTD)各自的优点,提出了一种基于射线跟踪法和时域有限差分法的混合方法。介绍了混合方法的基本思想,给出了混合方法建模步骤,利用射线跟踪法分析较为空旷的区域,而对于射线跟踪法不能准确预测的含有复杂间断点区域,用时域有限差分法进行了分析。探讨了发射信号频率为60 GHz,室内和室外到室内2种仿真环境下接收信号场强随距离变化的分布以及某一定点接收信号的时延信息。仿真结果可知,复杂环境下混合方法比射线跟踪法的精度高;在接收点的计算量上,混合方法比时域有限差分方法的计算量少。由此表明,混合方法是一种行之有效的方法,能够准确地预测毫米波的传播特性。     

最速下降和共轭梯度混合算法在波束形成中的应用

介绍了一种最速下降法和共轭梯度法的混合算法,并将这种混合算法应用到自适应波束形成中。该方法根据最小均方（LMS）准则推导出代价函数,结合共轭梯度法和最速下降法产生搜索方向,既提高了共轭梯度算法的收敛速度,又解决了最速下降法下降缓慢的问题。计算机仿真表明,混合算法所需迭代次数少于最速下降法,且显著减少计算量,缩短运行时间。