利用时域积分方程分析散射问题的稳定求解

针对时域电场积分方程存在的晚时震荡问题,介绍了当前常用的隐式算法,并对这一算法的两种不同实现方法:后向差分和中心差分,进行了论述。应用两种方法分析了任意形状三维导体目标的时域散射,与显式算法和频域经逆傅里叶变换得到的数据作比较,结果表明,中心差方法在改善晚时震荡问题方面优于后向差分方法和显式算法;应用中心差分方法计算了半波长振子天线的相关电参数,所得结果与文献结果具有较好的一致性。     

发汗控制方程差分解法的并行化

本文给出固定边界发汗控制方程显式与隐式差分解法的并行化方法.数值试验表明隐式差分格式的数值稳定性的条件比显式差分格式的条件要宽松得多,这与理论分析的结果是一致的;数值试验还表明显式方法的加速比及效率均高于隐式方法,但隐式方法的时间步长可以放大,从整体上更节省CPU时间.本文给出固定边界发汗控制方程显式与隐式差分解法的并行化方法.数值试验表明隐式差分格式的数值稳定性的条件比显式差分格式的条件要宽松得多,这与理论分析的结果是一致的;数值试验还表明显式方法的加速比及效率均高于隐式方法,但隐式方法的时间步长可以放大,从整体上更节省CPU时间.     

矢量波动方程的直接差分解法

对电磁场波动方程进行了分析,研究了一种基于电场波动方程的时域数值方法———矢量波动方程的直接差分解法,给出了电场和磁场的计算公式。采用线性插值方法获得了导体表面法向电场的计算公式,给出了算法的稳定性条件。与时域有限差分法相比,由于该方法中电场分量的迭代更新无需磁场参与,从而使算法的复杂性大大降低,是一种具有良好应用前景的电磁场时域数值分析方法,最后通过一个数值计算实例证明了该算法的有效性。     

基于时域有限差分方法求解薛定谔方程

时域有限差分(finite difference time domain, FDTD)方法广泛应用于电磁场仿真领域,并与量子力学理论相结合来求解时域薛定谔方程,然而数值计算中的稳定性研究缺少理论方面的探讨。基于冯·诺依曼的稳定性分析方法得到了时域薛定谔方程的一维以及多维的稳定性条件,并且讨论了在不同势能情况下该稳定性条件的表现形式。数值结果充分证明了结论的正确性。     

基于模式/区域分解的无人机集群电磁特性快速分析

无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)集群在军事和民用领域的应用越来越广泛, 针对UAV集群目标电磁散射特性的获取和分析对生成对抗策略及反UAV有着重要的研究价值。目前, UAV集群动态测量数据获取难度较大、成本高; 而对于仿真数据, 传统计算电磁方法建模精度和效率较低, 有效的特性数据不足。因此, 提出了一种基于模式/区域分解的UAV集群目标电磁仿真方法, 该方法在矩量法的基础上, 引入特征模分解和区域分解技术, 前者极大地降低了计算未知量, 后者有效地解决了建模精度问题, 为UAV集群目标特性数据的生成提供了创新技术支撑。     

基于时域弹跳射线法分析电大尺寸目标的散射

通过对频域弹跳射线法的表达式进行逆傅里叶变换推导出时域弹跳射线法的表达式,并且讨论了与时域弹跳射线法相关的八叉树加速算法、Nyquist抽样准则及遮挡判别方法。与时域低频方法（如时域有限差分法、时域积分方程法）相比,时域弹跳射线法的优点是计算速度快、所需内存少,是分析电大尺寸目标宽带雷达散射截面的高效方法。实际算例的数值结果表明,时域弹跳射线法与其他精确方法的结果吻合很好。     

透层天线的电流积分方程

本文利用Sommerfeld积分,推出了三层有耗媒质中透层天线的电流积分方程,并在低频时求出了积分方程中的Sommerfeld积分的解析表达式,简化了电流积分方程,进而求出了天线的电流分布及输入阻抗。     

三维非均匀介质体的精确电场积分方程

三维非均匀介质体的电磁散射问题可由电场体积分描述。矩量法、共轭梯度傅里叶变换法、快速多极子方法等均可用来求解此问题。提出三维非均匀介质体之精确电场积分方程的三种形式,分别基于电流、内部电场和内部电位移。当介质体与背景空间的介电常数存在突变时,证明除原体积分外,电场积分方程还应该包含面积分,对应于介质体表面电荷。对介质球的数值实验证实了该方法的有效性。     

BLT方程的时域扩展及其在微带线中的应用

以微带线为应用背景,使用拉普拉斯逆变换将频域BLT方程中的乘积运算转换为时域卷积,结合级数运算,将频域BLT方程扩展到时域BLT方程,并应用该时域BLT方程计算了均匀有耗微带线的瞬态终端响应电压。数值仿真结果表明,时域BLT方程与频域BLT方程的计算结果一致,从而验证了扩展得到的时域BLT方程的有效性,仿真结果也为微带线的集总源激励效应研究提供了参考。     

基于模糊积分的区域中小企业技术创新测度与评价

针对区域中小企业技术创新测度与评价问题,在已建立的区域中小企业技术创新测度与评价指标体系的基础上,结合改进的模糊积分评价方法提出了基于模糊积分的区域中小企业技术创新测度与评价的综合评价方法.通过对5个地区中小企业技术创新状况进行实证分析,得出结论,进而为政府制定相关经济政策以及中小企业采取有效策略提高其自身的技术创新能力提供依据.     

全捷联被动雷达末制导系统设计

为解决全捷联被动雷达导引头大测量误差下的精确制导问题,从实际工程应用角度出发,对全捷联被动雷达末制导系统进行了研究。首先,建立了全捷联被动雷达导引头模型。其次,针对系统非线性、滤波稳定性、计算量及制导与姿态控制的耦合问题,提出了基于容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)的制导信息提取、滑模变结构制导、三回路过载驾驶仪等算法相结合的末制导系统方案。最后,结合反辐射导弹应用场景,建立全系统仿真模型进行方案验证。结果表明,所设计的末制导系统对静止目标的打击精度为2 m,对于15 m/s以内的慢速移动目标,也具有较好的适应能力,落点圆概率误差(circular error probability, CEP)可以达到10 m左右。     

面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型

为解决枢纽机场客流拥堵问题,提高机场运行效率,减少运营成本,提出了一种面向拥堵问题的枢纽航线网络优化模型。该模型基于非严格枢纽航线网络结构,以不同运输方式的费用和流量为约束条件,以枢纽航线网络成本最低为目标,设计了能够减少求解运算的复杂变量表示方法,以及减少陷入局部最优解概率的模拟退火粒子群优化(simulated annealing particle swarm optimization, SAPSO)算法。实验结果表明,相较于严格的枢纽航线网络,所提优化模型能够显著地缓解枢纽机场的拥堵,均衡枢纽机场间客流量,减少网络成本;同时,所提算法具有较快的收敛速度和良好的稳定性。     

非共形区域分解法分析电磁散射问题

非共形区域分解法允许相邻子域在分界面上具有不一致的网格剖分,对所形成的方程组的求解类似于Jacobi迭代。通过对子域分界面上混合边界条件的修正,以及使用修正后的Galerkin测试基函数,可以很大程度上加速迭代收敛。同时,将各向异性完全匹配层（perfectly matched layer, PML)引入非共形区域分解法,也极大地减少了未知量。另外,还对多种加速求解的方法做了深入研究,对非共形分界面上实现数据交换做了详细的阐明。最后通过算例验证了该算法的准确性和高效性。     

典型植被的高效电磁全波分析方法研究

(地物的电磁散射特性一直以来在遥感、探测、反隐身等领域具有重要的应用价值。由于地物类型繁多且分布不均匀, 随着计算场景的扩大, 理论模型变的越来越复杂, 计算量也会直线上升。在这种情况下, 现有计算平台和建模能力不足以模拟并准确地得到场景环境较大时典型地物的电磁散射特性, 导致理论模型的预测值与实验测量数据相差甚远。因此, 急需建立一种高效的全波电磁分析方法, 从而能够精确、高效地分析典型地物的电磁散射特性, 为实际大型地面场景特性仿真提供模型与理论支撑。)本文建立了求解TDS、介质的混合积分方程, 采用周期格林函数技术, 实现大场景下典型植被的雷达散射截面积快速计算。     

改进的离散化方法在二维电磁散射中的应用

电磁散射问题的数值解通常采用积分方程结合矩量法求解,而阻抗矩阵元素的计算是影响矩量法计算精度和效率的重要因素之一。对于电大尺寸目标,要保持计算精度,传统矩量法需成倍细化网格剖分,这将耗费大量的计算机资源,并且计算效率大为下降。针对二维散射情况,引入二级近似方法来生成阻抗矩阵,将计算结果与传统矩量法及数值积分进行了比较,结果表明:该方法在同等计算精度的前提下,所需未知量数大大减少。     

基于粒子群优化的稀疏分解变尺度快速算法

针对一类可分稀疏性度量函数,结合最优化理论,研究了稀疏信号重构的快速算法。稀疏分解可以看成是一个带等式约束的优化问题,首先利用惩罚函数法将其转化为无约束优化问题|然后在粒子群优化估计搜索步长的基础上,利用变尺度法寻找无约束优化问题的最优解|最后依次增大惩罚因子,直至稀疏表示系数满足分解精度的要求。该算法避免了矩阵求逆运算,且无需先验地选取惩罚因子。仿真实验验证了算法的有效性和快速性。     

基于分解法的非线性动态电路周期解的计算

基于分解法原理,建立了一类非线性动态系统周期解的逆算符表达的递推算法,并利用Mathematica计算机代数语言开发出相应的软件系统,实现了该算法的计算机自动求解。给出了计算实例,并将算法所得结果与四阶龙格库塔数值方法的计算结果作了比较。实际计算结果表明,该算法具有较高的计算精度和较大的普适性,是求解一类非线性动态电路周期解的有效方法。