时域有限差分并行算法中的吸收边界研究

针对并行FDTD中以二阶Mur、单轴各向异性介质完全匹配层(UPML)和卷积形式完全匹配层(CPML)为吸收边界的并行化处理方法进行论述.用金属球的远区散射计算,并与Mie级数解对比,验证了并行计算中三种吸收边界的吸收效果.最后给出UPML吸收边界FDTD计算内存估计公式,并以电大尺寸目标卫星模型为例对并行性能进行了测试.由于并行中通信时间影响并行加速比和效率,UPML和CPML吸收边界的相邻子域数据通信方式与FDTD选代式相同,而Mur吸收边界的相邻子域间数据通信方式与FDTD完全不同,它的并行性能要低于前两者.电大尺寸卫星目标模型的多机并行计算测试结果表明,UPML和CPML并行FDTD计算的并行加速比及其效率整体上高于Mur,其中CPML吸收条件下的效率达到90%以上.     

基于移位算子方法的通用介质CFS-PML实现

针对通用色散介质时域有限差分方法计算时完全匹配层吸收边界截断的问题,提出了一种新颖的复频率完全匹配层实现方法。该方法从拉伸坐标系的麦克斯韦旋度方程出发,首先利用移位算子方法得到拉伸坐标张量系数的移位算子表示式,进而得到完全匹配层的时域有限差分更新公式。该公式与计算区域内的介质无关,可用于通用介质情况。数值计算结果表明,所得吸收边界在内存占用、计算时间、应用场合等方面均表现出色,且推导简单,概念明确。     

超宽带冲激无线电引信地面回波仿真算法

超宽带冲激无线电引信系统设计过程中使用计算电磁学的方法研究地面对回波信号的影响,目前对超宽带冲激信号地面回波的计算多使用传统FDTD算法,其仿真步长受到稳定性条件的限制,计算量较大;基于ADI-FDTD(交替方向隐式-时域有限差分)算法,使用CPML(卷积完全匹配层)作为吸收边界,使用多极点Debye土壤模型描述地面电磁特性,提出一种多极点Debye介质中的CPML-ADI-FDTD方法;对不同湿度和粗糙度的地面回波进行仿真,结果表明所用的算法具有较高的精度和计算效率。     

目标电磁散射的面中心立方体网格FDTD方法

基于面中心立方体(face-centered cube, FCC)网格的空间结构, 由麦克斯韦方程出发, 推导了基于FCC网格的单轴各向异性介质完全匹配层(uniaxial anisotropic media perfectly matched layer, UPML)吸收边界条件以及近-远场外推边界条件的三维迭代式。通过典型算例, 先后验证了基于面中心立方体网格的时域有限差分(FCC-finite difference time domain, FCC-FDTD)方法的UPML吸收边界条件和近远场外推边界条件的正确性。最后通过计算金属球的后向雷达散射截面(radar cross section, RCS)比较了FCC-FDTD方法与传统FDTD方法的计算精度, 结果显示FCC-FDTD方法具有更高的计算精度。     

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。     

基于复数小波变换的景像匹配算法

讨论了一种基于复数小波变换的景像匹配算法 ,并以此算法为基础给出了一个高效的景像匹配模型。依据生物视觉的空间频域通路思想 ,利用复数小波移动不变性 (shiftinvariance)和实数离散小波快速算法 (Mallat快速算法 )将图像分解成多层 ,模拟生物视觉的感知过程 ,分别在高、低空间频域内进行了由粗到精的快速匹配。通过实验证明 ,与传统的景像匹配算法相比具有速度快、匹配概率高、抗干扰能力强等优点。     

考虑主体心理行为的双边匹配决策方法

针对基于完全序值信息的双边匹配问题,提出了一种考虑主体心理行为的决策方法。首先给出了考虑主体心理行为的双边匹配问题的描述。其次,以期望序值作为参照点,计算了序值相对于参照点的收益或损失。考虑到主体对待收益和损失的不同风险态度,依据交互式多准则决策(tomada de deciso interativa e multicritério, TODIM)思想计算每个主体针对另一方主体的感知价值。在此基础上,构建了求解该双边匹配问题的双目标优化模型,使用线性加权法将双目标优化模型转化为单目标优化模型,通过求解该单目标优化模型获得匹配结果。实例分析说明了所提方法的有效性。     

二维Strip Packing问题的嵌套启发式算法

二维Strip Packing问题(2SP)是二维装箱问题中的经典NP-Complete问题。采用两层嵌套迭代算法:第一层采用遗传算法决定矩形排放次序;第二层提出水平线择优匹配算法(LSBF),算法是基于底部左齐择优匹配算法(LLABF)和快速启发式法(FH)的改进算法,决定矩形排放规则。包含特殊结构的benchmark和新的随机算例等的排样结果表明算法的有效性。     

雷达景像匹配制导基准图制备技术综述

基准图制备是雷达景像匹配制导的一项关键技术,其中制备方法的选择决定了景像匹配制导系统的总体性能。详细综述了目前雷达景像匹配制导基准图制备的研究现状、存在问题及研究展望。目前,人们主要从特征模拟及信号模拟两方面模拟雷达图像来制备基准图,还没有一种制备技术能完全满足雷达景像匹配制导的要求,各种技术都存在各自的优缺点和适用范围。制备基准图参考源的挖掘、基准图分辨率的提高、寻的目标模板的有效生成等依然是目前和今后一段时间内雷达景像匹配制导基准图制备的主要研究问题。     

基于多尺度信息综合的快速地图匹配算法研究

针对航片数字地图与实时图像的景象匹配实时性问题 ,提出了一种快速地图匹配方法———基于多尺度信息综合的数字地图匹配算法。该算法采用了多尺度分析与综合的思想 ,通过实时图像和参考图像在多尺度信息下的综合变换以及在同一尺度下的比较、综合 ,并结合一般常规图像匹配算法中的粗匹配和精匹配方法 ,实现了真实匹配位置的快速逼近 ,有效地提高了图像匹配的速度。通过PC机软件模拟仿真 ,该算法在匹配精度和匹配速度上都达到了较满意的效果。     

Perfectly matched layer implementation for ADI-FDTD in dispersive media

1.INTRODUCTIONThe finite difference time domain(FDTD)method iswidely used for solving electromagnetic problems[1].The Courant stability condition must be satisfiedwhen the method is used.Alternating direction i m-plicit finite difference ti me domain(ADI-FDTD)method proposed by Namiki is based on the alternat-ing direction i mplicit technique and is applied toYee’s cell to solve Maxwell’s equations[2,3].Thisscheme is unconditionally stable and is not dissipa-tive.Therefore,the ti …     

Object-Oriented Design for FDTD Visual Scientific Computing

COMPUTER DEVELOPMENT AND APPLICATION1. INTRODUCTIONFinite-difference time-domain (FDTD) method 11] is widely used in the numerical simulation of electromagneticfields, especially when calculating the radistion from a coIDPlex system or the scattering of complex structure. The proposition of perfectly matched layer (PML) absorbing boundary colldition [31 is regarded as abreakthrough of FDTD method, it brillgs more and more people to pay their attention.Unfortunately) due …     

FD-TD Analysis of Electromagnetic Wave Scattering by Infinite Periodic Structure

ＦＤＴＤＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＷａｖｅＳｃａｔｅｒｉｎｇｂｙＩｎｆｉｎｉｔｅＰｅｒｉｏｄｉｃＳｔｒｕｃｔｕｒｅＣｈｅｎＢｉｎ，ＦａｎｇＤａｇａｎｇ＆ＹａｏＰｉｎｇＮａｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ...     

基于宽带二维合成孔径的三维成像算法

利用二维合成孔径并发射宽带信号,可以实现目标的距离-方位-方位三维成像,提出一种基于三维匹配滤波的高适应性三维成像算法。先选定成像焦点的位置,再根据场景参数计算出在该焦点处的回波数据,将其反转共轭充当整个目标回波的匹配函数,然后将该匹配函数与目标回波进行三维匹配滤波直接成像。该算法流程简单,适应性很强,对具有各种形状如矩形、圆形、三角形及不规则形状的二维合成孔径均适用,且在近场条件下具有比传统成像算法明显高的成像分辨率。通过详细的理论推导与典型示例证明了所提算法的有效性。     

Unsplit-field higher-order nearly PML for arbitrary media in EM simulation

An unsplit-field higher order nearly perfectly matched layer(NPML)based on the auxiliary differential equation approach is introduced in three-dimensional finite-difference timedomain lattices.The proposed scheme has the advantage of both the NPML scheme and the higher order concept in terms of the improved absorbing performance and considerable computational efficiency.By incorporating with the generalized material independent concept,the proposed implementation is indepen dent of the material’s type.Thus,it has the advantages of terminating arbitrary media without changing the updated equations in the PML regions.Its effectiveness and efficiency is further demonstrated through numerical examples.     

Robust digital receiver for EPC sensor network

A robust digital receiver based on a matched filter (MF) is proposed for the radio frequency identification (RFID) reader system to enhance the reliability of signal processing in the electronic product code (EPC) sensor network (ESN). The performance of the proposed receiver is investigated by examining the anti-collision algorithm in the EPC global Class1 Generation2 protocol. The validity and usefulness are demonstrated by both computer simulations and experiments. Based on the verification  results, comparing with the conventional zero crossing detector (ZCD) based receiver, the proposed receiver is very robust against strong amplitude distortions and considerable frequency deviations happening on the backscattered signal from a passive tag.