非视距环境下超宽带信号多重绕射仿真研究

利用时域一致性绕射理论(UTD)和物理光学(PO)的方法来仿真非视距环境下超宽带(UWB)信号多重绕射传播特性.由于该方法利用一组简单的递推关系来代替一致性绕射理论中复杂的斜率绕射项,从而提供了一种简化的基于时域一致性绕射理论的多重绕射分析方法.利用上述方法推导了著名的Bertoni模型的时域冲激响应,利用卷积运算可以简便地预测仿真环境下接收点的超宽带信号.数值结果表明,这种基于时域UTD-PO的分析方法不仅能够用来准确地分析多重绕射模型而且还能够明显节省运算时间;相比楔形障碍物,圆形障碍物对接收点波形的影响较小.     

物理绕射理论奇异性研究

物理绕射理论是计算尖劈绕射的重要方法,其重要意义是消除了几何绕射理论所带来的奇异值。本文导出了这两种绕射系数的另一种表达式,可以非常明确地说明奇异值消除情况。将绕射系数写成余切函数的形式,奇异点就体现在宗量为0的情形,这种情形恰好就是入射边界或反射边界。物理绕射理论在绝大多数情况下消除了几何绕射理论带来的奇异值。但在一种特殊情形下,仍然存在着奇异,即绕射波沿着劈面且双站角为180°。这种奇异会导致在有些情形下,双站散射计算误差非常大,而在单站情形不会发生奇异。最后,通过二维方柱和三角形柱的散射算例进行了相关验证。     

分布计算在机载天线辐射特性仿真分析中的应用

一致性几何绕射理论（UTD）结合优化算法分析机载天线的辐射特性,编写了Matlab下的远场方向图计算仿真程序。利用分布式计算引擎DCE及分布式计算工具包DCT,结合计算机网络进行分布式并行程序设计,提高了运行速度,形成了机载天线远场方向图仿真软件。得到了令人满意的远场方向图仿真结果,证明分布式并行程序设计可以应用于大型系统的计算仿真中,并对机载天线辐射特性进行了分析。     

基于改进射线追踪和三维可视化的UWB信道仿真

结合几何光学和一致性劈绕射理论,实现超宽带确定性信道的仿真。应用类似矢量网络分析仪的原理,计算超宽带信道的时域响应和信道损耗。在应用基于镜像的射线追踪方法进行路径计算时,引入了一种控制仿真深度的方法。该方法在构建镜像树时预测每个子节点可产生的最小衰减值,并将其与期望衰减阈值进行比较的,以达到控制镜像树规模的目的。与以反射和绕射阶数控制仿真深度的方法相比,该方法在保证同样精确度的条件下能够有效地减少计算时间。为了增强仿真结果的表现形式,仿真借用3D游戏平台,实现了信道损耗的立体可视化。

Abstract：

A deterministic Ultra-Wide Band （UWB） channel simulation in a complex indoor environment was performed using GO/UTD （Geometrical Optics/Unified Theory of Diffraction） method.The time domain response and path loss of UWB channel were computed on the principle which is similar with VNA （Vector Network Analyzer）.When image-based ray tracing method was used to compute the propagation paths,an algorithm of controlling the depth of image tree was introduced to improve the simulation performance.It limits the scale of image tree by predicting the potential minimum attenuation,which may be caused by a ray propagating from root node to child node,and comparing the predicted value with an expected maximal attenuation threshold when image tree is being constructed.Compared with simply using reflection or diffraction orders to control the scale of image tree,using this method can effectively reduce the computing time in the same accuracy condition.In order to enhance the representation of the simulation result,the visualization of path loss distribution was implemented by a 3D game platform.     

基于改进MUSIC算法的散射中心参数提取及RCS重构

随着隐身技术的发展,雷达目标的边缘绕射等逐渐取代镜面散射成为主要的散射源,因此基于几何绕射理论（geometric theory of diffraction,GTD）的散射中心模型对隐身目标电磁散射特性的描述要比衰减指数和模型更为精确。显然,准确估计出GTD散射中心参数对刻画目标散射特性犹为重要。针对经典多重信号分类（multiple signal classification,MUSIC）法仅利用目标原始回波数据、参数估计精度不高这一问题,提出一种改进的MUSIC算法对散射参数估计提取。改进的MUSIC算法通过对原始回波数据取共轭,构建新的总协方差矩阵,有效利用了目标原始回波数据的共轭信息。仿真结果表明,与经典MUSIC算法相比,改进的MUSIC算法参数估计精度更高,雷达散射截面重构拟合程度更好,且运算量增加不大,可有效提取出隐身目标的散射中心。     

高效率计算光滑平台上远距离天线间互耦算法

为了高效率地分析光滑平台上两天线间的互耦,提出了一种计算S参数的快速算法.该方法首先通过球谐变换(spherical harmonic transformation,SHT)展开单个天线的辐射场,然后采用一致性几何绕射理论(uniform theory of diffraction,UTD)分析平台的散射场,最后通过互...     

电大尺寸导体附近天线阵方向图综合

采用矩量法(MoM)结合一致性几何绕射理论(UTD)分析电大尺寸导体附近天线阵列的辐射方向图,并使用遗传算法对阵列的方向图进行综合.在此基础上编写了电大尺寸导体附近天线阵的方向图仿真软件.以有限长圆柱导体附近由半波振子组成的天线阵为例,使用该软件对阵元馈电电压的幅度和相位进行了优化,得到了预期的方向图,验证了该仿真软件的有效性.与传统方法相比,该仿真软件所采用的算法具有计算速度快、精确度高、优化效果好的特点.     

基于IRLS的跳频模式下GTD散射参数提取和RCS重构

现代谱估计方法能够反演基于几何绕射理论(geometric theory of diffraction, GTD)的模型参数,但不能处理非均匀不完备的雷达散射截面(radar cross section, RCS)数据。此外,通过暗室测量获取完备的RCS数据也需要较大的时空开销。针对上述问题,提出一种基于迭代加权最小二乘(iteratively reweighed least squares, IRLS)的跳频模式下GTD散射参数提取和RCS重构方法。该方法将稀疏重构理论与GTD散射模型相结合,能够在RCS数据非均匀不完备的条件下反演散射参数和实现RCS重构。仿真数据和电磁计算数据用于验证所提方法的有效性,实验结果表明该方法对降低暗室步进频率RCS的测量成本和扩增雷达RCS数据具有重要意义。     

大型障碍物影响下航向信标敏感区的划设

国际民航组织给出了仪表着陆系统航向信标(localizer, LOC)敏感区划设建议,但没有考虑大型障碍物的影响,也没有提供相应理论说明。中国民航正在提升仪表着陆系统的运行等级,必须评估大型建筑物对该敏感区的影响。聚焦机载LOC接收信号的调制度差(difference in depth of modulation, DDM),分析研究大型障碍物产生的LOC反射信号、边缘绕射信号及尖顶绕射信号对DDM的影响,基于双频20单元LOC阵列天线建立DDM计算模型,仿真分析了铁质和水泥材质大型障碍物在不同位置时对DDM的影响,获得了大型障碍物影响下LOC敏感区,并为国内某条实施III类运行跑道附近的机库改造提供相应建议。     

基于改进3D-ESPRIT算法的GTD模型参数估计与目标识别

针对低信噪比条件下,传统的基于旋转不变技术的三维信号参数估计(three-dimensional estimating signal parameter via rotational invariance techniques,3D-ESPRIT)算法和平方前后向平滑的3D-ESPRIT(quadratic-forwa...     

单元极化对共形阵峰值副瓣电平影响的研究

本文研究了单元极化对共形阵副瓣电平的影响，运用一致性几何绕射理论给出了金属圆柱上任意单元极化辐射场的计算方法。对共形天线阵列的副瓣电平进行了仿真数值计算，得出了一些有意义的结论。     

基于GTD的进近着陆系统多径效应仿真

针对进近着陆系统对于环境的影响十分敏感的问题，采用几何绕射理论（GTD）仿真分析了进近着陆系统的多径效应，给出了跑道旁边的机棚造成多径问题的仿真结果，从而为评估环境对着陆系统的影响提供了一种有效的技术途径。     

基于全极化GTD模型的雷达目标二维散射中心提取

针对全极化二维GTD散射中心模型,首先提出一种二维极化线性变化(polarization linear variation PL)的ESPRIT算法(2D-PL-ESPRIT)用于提取雷达目标散射中心参数;其次,就2D-PL-ESPRIT算法提取目标散射中心的可行性进行了理论分析。相比通过多个单极化通道方法提取散射中心,2D-PL-ESPRIT算法可以有效提高参数估计精度,降低计算复杂度;相比二维极化并行(parallel polarization, PP)的全极化MUSIC方法(2D-PP-MUSIC),2D-PL-ESPRIT算法避免了复杂的二维谱峰搜索以及通过子空间正交方法判断散射类型的步骤,有效降低了运算量。之后,对三种算法进行了复乘计算量的比较以说明2D-PL-ESPRIT算法具有较高的运算效率。最后,通过仿真实验验证了2D-PL-ESPRIT方法用于全极化2D-GTD模型散射中心提取的有效性。     

考虑外包能力拓展的TOC产品组合优化研究(Ⅱ)

针对第Ⅰ部分提出的考虑外包的TOC产品组合优化模型,引入了免疫算法(IA)进行了仿真求解,并将TOC的哲理转化为智能搜索的启发信息,将TOC启发(TOCh)法清晰的优化求解逻辑融合到免疫算法中形成免疫应答机制,保证进化始终在可行域中,并朝着优化的方向进行,再结合免疫选择、免疫自调节、接种疫苗等免疫机制,提高搜索的效率,加快全局收敛的速度,在合理时间内得到大、小规模产品组合优化的最优解或近优解。通过具体算例的仿真,说明了本算法的有效性和实用性。     

考虑外包能力拓展的TOC产品组合优化研究(Ⅰ)

针对外包两种不同形式(不带料外包和带料外包),建立了考虑外包的TOC产品组合优化的统一模型,并分析比较了自制和外包集成优化模型和各自独立优化模型的最优有效产出,得出了自制和外包各自独立优化结果不优于自制和外包集成优化结果的结论,也从另一方面证明了提前整体规划可消除传统TOC产品组合规划的保守和接单的损失。通过对瓶颈和非瓶颈的定义和归类,将混杂在约束中的第一类、第二类非瓶颈约束剔除,简化了TOC产品组合优化模型,降低了问题求解的复杂度,为产品组合优化的仿真奠定了基础。最后通过算例分析验证了模型的有效性和实用性。