自由空间中卫星激光通信

由于具有高速率、大容量、高保密性能的特点,自由空间激光通信成为空间通信中的一个重要发展方向。介绍了自由空间卫星激光通信系统的组成。在详细分析自由空间卫星激光通信系统工作原理的基础上,提出了发展自由空间卫星激光通信的几项关键技术。最后介绍了国内外空间激光通信的研究现状及发展动态。     

基于二维自由空间蚁群算法的反舰导弹航路规划仿真

提出了一种基于自由空间蚁群算法的反舰导弹航路规划方法,并对算法进行了仿真.对基本蚁群算法的研究往往是基于旅行商问题(TSP)进行的,不适合反舰导弹航路规划使用,通过使用动态开辟路径节点的方法,解决了这一问题,同时也为将蚁群算法应用到其它自由空间规划问题提供了思路.通过程序仿真得到了较好的结果,证明了该算法的可行性.     

基于等效参数的三维涂层目标MCFDTD分析

为精确模拟三维有耗薄涂层问题,提出了一种新的基于等效介质参数的共形FDTD(modified con-formal FDTD,MCFDTD)方法。对于包含薄涂层的元胞,将薄涂层和自由空间用等效介质来代替;元胞中电场采样点处的介电系数和电导率的等效值,通过元胞中涂层介质和自由空间所占的长度加权平均得到,而磁场采样点处的磁导系数和导磁率的等效值,则利用涂层介质和自由空间所占的面积加权平均得到。对于弯曲理想导体表面附近元胞,通过采用围线路径积分导出共形FDTD递推式,包含薄涂层的共形网格在递推式中需采用等效介质参数。涂层理想导体球的计算结果与Mie级数解的比较,说明了该方法的正确性和有效性。     

无限矩形波导线阵在平行板系统中的导纳

本文将平行板系统中无限矩形波导线阵等效成平行板波导在自由空间的边值问题。用作者给出的互导纳公式,很方便地求出阵中导纳和驻波比,并与模拟器实验结果甚为符合。     

口径型单元无限平面相控阵的并矢格林函数

本文从含有磁流源的Maxwell方程出发,导出自由空间并矢格林函数及其相应的场表达式,并给出了口径型单元无限平面相控阵的并矢格林函数。     

GPS可用性建模与仿真

在考虑地球遮挡、导航信号自由空间衰减、导航卫星转发天线波束对地张角、接收机遮蔽角及大气层衰减等因素的影响下,对GPS导航星的空间可见性和信号的可用性进行了分析.分别给出了具体的GPS导航星空间可见性分析模型、接收机遮蔽角约束、信号衰减模型和GPS可用性分析判据,并结合典型应用背景对GPS导航的空间可用性进行了仿真分析.所采用的分析模型、方法及仿真结论对GPS在空间任务中的应用有一定的参考价值.     

薄涂层介质目标电磁散射的CFDTD分析

针对介质目标表面具有薄涂层材料的电磁散射问题,提出了一种基于等效介质参数的共形FDTD(Conformal FDTD,CFDTD)方法。对于介质目标表面包含薄涂层的共形网格,电场采样点处的介电常数和电导率的等效值通过元胞中介质、涂层和自由空间三者所占的长度加权平均得到,而磁场采样点处的磁导系数和导磁率的等效值利用介质、涂层和自由空间所占的面积加权平均得到。共形网格上电磁场递推式与常规FDTD递推式形式相同,只是递推式系数中的介质参数用相应的等效参数代替。涂层介质球的计算结果说明在保证计算精度的情况下,该方法可比常规FDTD方法节约大量的内存和计算时间。最后用该方法计算分析了复合结构弹翼的电磁散射特性。     

三维数字地形环境中雷达作用范围表现研究

雷达电磁态势的三维表现是未来数字化战场的必然要求。以极坐标系下自由空间中雷达作用范围表现为基础,结合笛卡尔坐标系下的地形网格设计了采样方法以及快速坐标变换算法,在获取三维数字地形中高程及其他相关参数的前提下,给出了地形环境影响下三维雷达作用范围表现算法,该算法同样适合于虚拟战场环境中雷达作用范围的表现,为用户决策提供支持。     

复杂有耗媒质中的场与波

随着人类社会的进步及实际工程的需要，有关复杂有耗媒质中的场与波的研究越来越受到人们的重视。由于在复杂有耗媒质中电磁波的传播常数为复数以及复杂的边界条件，使得该类问题较之自由空间中的电磁问题更加困难。本文概述了该领域内的一些主要研究方法和发展动态，指出了应该注意的研究课题。     

虚拟战场环境中地形影响下雷达作用范围表现

地形、海洋、气象等环境影响下雷达电磁信息的三维表现是未来数字化虚拟战场环境不可回避的问题。以自由空间中雷达作用范围的三维表现为基础,从虚拟战场环境中获取地形高程数据,利用几何光学法研究了单峰对雷达作用范围的影响,依此给出了地形影响下雷达的三维作用范围表现算法。该算法同样适合于山峰衍射的情况。在将典型雷达嵌入到虚拟战场环境的实验中,允许交互调整雷达和目标参数,实时形象动态的展示了地形影响下雷达的三维作用范围,为用户决策提供支持。     

曲面微带天线电磁散射特性分析

使用矩量法分析研究了有限曲面微带天线的结构散射特性。运用等效原理,建立了一般曲面微带天线的体面耦合电场积分方程,在积分方程中由于采用的是自由空间格林函数,从而避免涉及微带天线分层介质格林函数的解析表示和精确计算。在伽略金法中,介质部分采用SWG基函数,金属表面部分采用RWG基函数,通过金属表面与介质基片交界面处施加电流连续性方程,有效地减少了待求未知量数目,明显改善了阻抗矩阵条件数。     

一种用于维修仿真的虚拟人行走规划方法

提出了一种基于自由空间法和环境离散化表示的虚拟人行走规划方法。该方法首先将虚拟环境离散化成为环境图;然后,用启发式A搜索算法获取从初始位置到目标位置的最优路径,引导虚拟人对环境进行漫游;最后,设计实现了一个典型工作环境下的仿真演示实例,仿真和试验结果表明了所提算法的可行性与实用性。     

粗糙面上方二维目标角闪烁特性分析

此前角闪烁特性的研究对象多为偶极子或自由空间中的典型目标,而海、地粗糙面环境中雷达目标角闪烁特性研究的需求更为迫切。采用矩量法与矩阵UV分解相结合(method of moments with the UV, MOM-UV)的快速计算方法,仿真求得PM谱粗糙面及其上方二维目标的各成分感应电流。再利用相位梯度法得到复合散射角闪烁线偏差的精确计算结果,并进一步分析各成分感应电流对角闪烁的贡献,探究耦合对于目标角闪烁特性的影响。     

对数周期偶极天线的一种新的分析方法

基于对数周期偶极天线阵分析的需要 ,提出了一种将矩量法和LPD天线的等效传输矩阵网络相结合的迭代方法 ,并用该方法对自由空间单根 13单元的对数周期偶极天线进行了分析计算。将计算结果与假定各阵子电流为一项式分布的经典等效电路法所得结果进行了对比。对比结果表明该方法是一种比较严格的方法     

双通道触觉交互系统中牙科手术工具之间动态交互的力觉仿真

介绍了基于双触觉交互装置的双通道触觉交互系统（牙科手术训练系统）中动态工具交互仿真的分析和实现。动态工具交互是指探作者同时探作两台触觉交互装王导致虚拟环境中工具之间发生接触和碰撞的力觉仿真，它是双通道触觉交互牙科手术训练系统的重要组成部分。提出了计算工具和显示工具的概念，将图形显示与虚拟力的计算和输出解藕，保证了图形显示过程中，虚拟环境中的工具不会发生空间的重叠和干涉。同时，工具之间的交互被分为自由空间运动、碰撞和碰撞后挤压三个阶段，碰撞和挤压阶段分剐提出了虚拟力计算模型，保证了虚拟力计算和输出的快速性、逼真性和稳定性。     

Gamma-Gamma模型下采用PPM调制的MIMO-FSO系统误时隙率分析

分析了在Gamma-Gamma分布下基于脉冲位置调制(pulse position modulation, PPM)方式的多输入输出自由空间光学（multiple input multiple output free space optics, MIMO-FSO）通信系统模型。首先推导了单输入单输出（single input single output, SISO)-PPM系统的误时隙率（slot error rate, SER）计算公式,以此作为参考,在独立同分布和独立分布参数不同情况下,分别推导出MISO-PPM、SIMO-PPM和MIMO-PPM系统的平均SER计算公式,并用数值仿真的方法,分析了它们的平均SER性能。仿真结果表明,在Gamma-Gamma分布模型下,采用多发多收的方法确实能有效提高FSO系统的平均SER性能,如在误时隙率为10 ^-4 时,M = 2、N =2 的MIMO-PPM系统在信道分布参数相同和不同时,与SISO-PPM相比,分别能节省信噪比50 dB和65 dB左右。实际应用中,M 和N 分别取3或4就基本足够,对无线光通信系统的理论分析和系统设计具有一定的指导意义。     

地面附近开口箱体孔缝耦合效应的数值仿真

在时域有限差分（FDTD）法中引进时域表面阻抗边界条件（SIBC），对电磁脉冲斜入射有耗地面附近开口葙体时的孔缝耦合期律进行了数值仿真，由频域表面阻抗出发通过拉氏变换得到时域表面阻抗边界条件（SIBC），并将这种边界条件应用于FDTD方法中来模拟有耗地面的反射。仿真结果表明：（1）电磁脉冲相对于开口的入射角度不变时，当地面的导电率越大，则经地面反射而耦合进箱体内的电磁脉冲场就越强。但耦合进箱体内的总脉冲场的主峰幅度与自由空间中的相等。（2）地面的导电率不变时，当电磁脉冲垂直于开口平面入射时，耦合进箱体内的脉冲场最强。     

基于CDT空间剖分的虚拟角色全局路径规划

针对大范围复杂虚拟城市环境中虚拟角色的自主导航问题,研究了虚拟城市环境的环境建模以及基于层次道路图的改进A*算法。用自适应剪切平面切割三维地物几何模型,把三维城市空间投影到2D平面空间,利用约束Delauny三角化方法剖分城市自由空间,通过调整约束边的长度调整提取道路图的精度,并构建顾及地形起伏特征的层次道路拓扑图;为适应基于层次道路图的路径搜索,对传统A*算法进行了改进。实验结果表明:该方法可以快速完成虚拟角色在虚拟城市环境中的全局路径规划,且环境建模需求空间小,路径搜索效率高并顾及了地形环境的起伏特征。     

基于渐近波形估计与混合粒子群算法的目标外形反演

提出了一种能同时重构多个导体目标外形的新方法--混合粒子群算法。利用矩量法和渐近波形估计技术求解电磁散射问题,以测量的散射场和计算散射场偏差作为目标函数,将待优化变量设置为目标的截面轮廓近似表达的三角级数形式的系数,通过混合粒子群算法对待优化变量进行优化,使目标函数达到最小值来对自由空间中的散射体进行电磁成像。仿真结果表明,混合粒子群算法比伪群交叉算法具有更好的收敛性能和成像精度,具有较强的抗随机噪声干扰能力。     

基于多跳位置估计的无线光自组网拓扑重构

设计了基于多跳位置估计的无线光移动自组织网络拓扑重构方法,该方法不依赖定位系统,如全球定位系统(global positioning system, GPS)等,也不需要无线电通信辅助,仅采用自由空间光(free space optical, FSO)对网络中其他节点进行方向和距离估计,位置估计信息通过多跳方式传递,用于建立重构链路,增加节点连通度,提高网络性能。该方法分析了多跳节点间的位置不确定区域,并提出了覆盖不确定区域的光波束分配算法用于新的FSO链路建立。仿真表明,在节点规模小于20的自组织网络中,光束发散角大小与距离估计误差决定相对定位精度,并影响重构网络节点端到端性能,通过减小发散角并提高光检测灵敏度,该方法的性能接近基于GPS定位的重构方法。