目標(biāo)電磁散射特性建模的快速積分方法研究與特征提取.pdf

1、電磁問題中的快速精確電磁場數(shù)值仿真研究長期以來廣受關(guān)注,積分類方法由于數(shù)值結(jié)果精度較高,在電磁計算領(lǐng)域得到了廣泛的研究與應(yīng)用。
　　 本論文主要圍繞著國防預(yù)研及國家自然科學(xué)基金的相關(guān)項目,以電磁場邊界積分方程作為理論基礎(chǔ),對復(fù)雜目標(biāo)電磁建模中的快速積分方法展開研究。研究對象包括復(fù)雜電磁環(huán)境(無限大平面分層介質(zhì)環(huán)境)中的目標(biāo)、電大尺寸目標(biāo)以及由手征材料、導(dǎo)體介質(zhì)組合材料等構(gòu)成的復(fù)雜媒質(zhì)目標(biāo)。研究目的是將現(xiàn)有的均勻空間電磁場求解算法

2、進(jìn)行推廣,開發(fā)有效的電磁計算程序,實現(xiàn)復(fù)雜目標(biāo)的高效電磁建模,解決工程應(yīng)用問題。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個部分:
　　 首先,利用傳輸線格林函數(shù)將無限大平面分層介質(zhì)譜域格林函數(shù)改寫為通用表達(dá)式形式,對二級離散復(fù)鏡像技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),在近場區(qū)提取準(zhǔn)靜態(tài),在遠(yuǎn)場區(qū)提取準(zhǔn)靜態(tài)和表面波,實現(xiàn)了對分層介質(zhì)空域格林函數(shù)的精確高效計算。
　　 其次,以無限大平面分層介質(zhì)環(huán)境中的導(dǎo)體目標(biāo)、介質(zhì)目標(biāo)、手征目標(biāo)、導(dǎo)體介質(zhì)組合目標(biāo)為對象,從電磁場

3、的基本理論出發(fā),基于等效原理和邊界條件,以統(tǒng)一的方法討論了各類目標(biāo)表面積分方程的構(gòu)建。重點研究了具有良好條件數(shù)的積分方程算子形式,克服了傳統(tǒng)積分方程迭代求解收斂慢的問題。對矩量法(MoM)求解過程中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了闡述,包括:組合目標(biāo)多區(qū)域連接邊處基函數(shù)的處理、分層介質(zhì)空域格林函數(shù)積分奇異性處理以及激勵源設(shè)置和后處理過程等。實現(xiàn)了分層介質(zhì)目標(biāo)電磁特性的矩量法分析。
　　 然后,研究了目標(biāo)電磁特性分析的快速算法。重點討論了多層快速

4、多極子技術(shù)(MLFMA)在半空間介質(zhì)散射問題中的推廣和實現(xiàn)過程;在預(yù)條件技術(shù)方面,將基于物理網(wǎng)格的多分辨預(yù)處理技術(shù)與實鏡像MLFMA結(jié)合,使得傳統(tǒng)PMCHWT積分方程求解半空間介質(zhì)目標(biāo)的迭代步數(shù)顯著減少,加快了數(shù)值計算;為了實現(xiàn)大規(guī)模金屬介質(zhì)組合目標(biāo)的快速分析,基于消息傳遞接口(MPI),開發(fā)了一種自動負(fù)載平衡的并行MLFMA程序代碼。
　　 最后,研究了電磁場數(shù)值仿真算法在基于高分辨距離像(HRRP)的特征提取與目標(biāo)識別中的應(yīng)