基于压缩感知的三维目标电磁散射数值算法研究及应用
发布时间：2021-04-08 13:47
随着现代技术的发展和军事需求的日益增长,雷达成像技术在目标识别、探测、追踪等领域有着重要意义。尤其以非合作目标为研究对象的高分辨逆合成孔径雷达成像技术在提取目标特征信息方面具有越来越重要的作用。逆合成孔径雷达成像技术的研究需要通过实测数据的检验,然而获得实测数据非常困难,即使在可行的情况下也会耗费大量的人力、物力和时间。得益于计算电磁学的迅速发展,将数值模拟应用于雷达成像技术可以大大降低人力财力的消耗,更有利于促进相关实际工程应用系统的快速发展。雷达目标大多处于高频区工作,根据电磁散射理论,目标散射体可以多散射中心模型近似,通过散射体回波数据提取相关信息来反演目标特征信息,实质是求解一个逆散射问题。针对电大尺寸目标和多尺度复杂目标,基于经典数值算法——矩量法的快速算法和区域分解法及其改进算法纷纷被提出,然而在面临宽角度问题时,多角度激励导致的反复矩阵迭代求解致使计算量急剧增加,因此进一步提高数值方法计算效率仍是急需解决的问题之一。近年来,信号处理领域广泛兴起的压缩感知理论,利用信号的稀疏性突破了Nyquist采样定理,将信息采样替换了传统的信号采样,通过构造非相关测量矩阵获取低维度观测...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
平面波(,)
14（b）型网格剖分示意图。(a)球体模型；(brrington 专家在其所著的书籍作品为后继研究的起点[68,141-142]。矩量可应用于各类材料、形状和电尺寸，使得快速计算的数值方法不断迅顺利解决。
解该矩阵方程得到。2.3.1 目标的几何建模几何建模和电磁建模是目标散射建模的构成部分。目标的数值计算首先通过几何建模对目标的几何信息进行模拟，在此基础上采用适合的电磁学计算方法进行求解是电磁建模的过程。矩量法是将待求解区域离散为许多不连续的子区域，将整个模型划分为离散网格，利用各离散网格上定义的基函数线性叠加作为原始目标的连续电流。由此可见，几何建模直接影响到矩量法求解的精度和效率。几何建模通常由计算机辅助设计（CAD: ComputerAided Design）软件，如 AutoCAD、CATIA、Solidworks 等实现建模过程。几何建模后需进行网格剖分（mesh），见图 2-2，常用于离散的网格包含平面、曲面三角形、四边形及二维线段，如图 2-3所示。网格离散须精确描述所求解目标的几何外形，网格用于拟合等效电流和等效磁流，基函数的密度必须能正确地描述表面电流的相位变化。通常剖分网格的几个表面尺寸通常为 1/8 到 1/10 个波长，而在电流振荡剧烈的几何边缘或尖角区域网格离散须更密集。经实验证明，快速精确数值方法依赖于网格剖分的精确度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压缩感知的目标频空电磁散射特性快速分析[J]. 陈明生,王时文,马韬,吴先良. 物理学报. 2014(17)
[2]复杂场景下基于压缩感知的目标电磁散射与成像[J]. 齐聪慧,赵志钦,徐晶,张海. 强激光与粒子束. 2014(07)
[3]矩量法中引入压缩感知求解三维电磁散射问题[J]. 曹欣远,陈明生,吴先良. 系统工程与电子技术. 2013(06)
[4]MLFMA用于三维电大复杂腔体电磁散射特性的快速计算[J]. 罗威,高正平,张怀武. 计算物理. 2007(04)
[5]基于GPU的图形电磁计算加速算法[J]. 杨正龙,金林,李蔚清. 电子学报. 2007(06)
[6]逆合成孔径雷达（ISAR）成像[J]. 张直中. 中国电子科学研究院学报. 2006(05)
[7]导弹目标的FDTD建模与RCS计算[J]. 郑奎松,葛德彪,魏兵. 系统工程与电子技术. 2004(07)
[8]ISAR雷达ESPRIT成像算法的改进[J]. 邵兆宇,杨绍全. 雷达科学与技术. 2004(01)
[9]《电磁场理论基础》[J]. 刘书惠. 稀有金属快报. 2003(08)
[10]地表目标的复合散射法及其SAR成像分析[J]. 刘培国,刘克成,尹家贤,郭汉伟,刘继斌. 电子学报. 2003(06)
博士论文
[1]基于分层媒质格林函数的积分方程快速算法研究及其应用[D]. 郭兰维.电子科技大学 2016
[2]基于积分方程区域分解法的研究及应用[D]. 江明.电子科技大学 2016
[3]应用压缩感知求解宽角度激励下三维电磁散射问题[D]. 曹欣远.安徽大学 2013
[4]基于压缩感知的ISAR成像技术研究[D]. 刘记红.国防科学技术大学 2012
[5]雷达成像的电磁场仿真与超分辨成像算法研究[D]. 顾翔.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2009
[6]逆合成孔径雷达成像与干扰技术研究[D]. 范录宏.电子科技大学 2006
硕士论文
[1]基于先验知识的压缩感知在矩量法中的应用[D]. 刘湘湘.安徽大学 2015
[2]基于特殊结构目标的积分方程区域分解方法关键技术研究[D]. 魏翔.电子科技大学 2014
[3]电磁散射分析中的非重叠型区域分解方法[D]. 黄磊.南京理工大学 2013
[4]金属散射问题的积分方程区域分解法[D]. 董炀.西安电子科技大学 2013
[5]基于精确电磁建模的散射中心成像[D]. 刘伟.电子科技大学 2008
[6]空间目标成像的ISAR技术研究[D]. 曹向东.南京理工大学 2007
本文编号：3125669
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
平面波(,)
14（b）型网格剖分示意图。(a)球体模型；(brrington 专家在其所著的书籍作品为后继研究的起点[68,141-142]。矩量可应用于各类材料、形状和电尺寸，使得快速计算的数值方法不断迅顺利解决。
解该矩阵方程得到。2.3.1 目标的几何建模几何建模和电磁建模是目标散射建模的构成部分。目标的数值计算首先通过几何建模对目标的几何信息进行模拟，在此基础上采用适合的电磁学计算方法进行求解是电磁建模的过程。矩量法是将待求解区域离散为许多不连续的子区域，将整个模型划分为离散网格，利用各离散网格上定义的基函数线性叠加作为原始目标的连续电流。由此可见，几何建模直接影响到矩量法求解的精度和效率。几何建模通常由计算机辅助设计（CAD: ComputerAided Design）软件，如 AutoCAD、CATIA、Solidworks 等实现建模过程。几何建模后需进行网格剖分（mesh），见图 2-2，常用于离散的网格包含平面、曲面三角形、四边形及二维线段，如图 2-3所示。网格离散须精确描述所求解目标的几何外形，网格用于拟合等效电流和等效磁流，基函数的密度必须能正确地描述表面电流的相位变化。通常剖分网格的几个表面尺寸通常为 1/8 到 1/10 个波长，而在电流振荡剧烈的几何边缘或尖角区域网格离散须更密集。经实验证明，快速精确数值方法依赖于网格剖分的精确度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压缩感知的目标频空电磁散射特性快速分析[J]. 陈明生,王时文,马韬,吴先良. 物理学报. 2014(17)
[2]复杂场景下基于压缩感知的目标电磁散射与成像[J]. 齐聪慧,赵志钦,徐晶,张海. 强激光与粒子束. 2014(07)
[3]矩量法中引入压缩感知求解三维电磁散射问题[J]. 曹欣远,陈明生,吴先良. 系统工程与电子技术. 2013(06)
[4]MLFMA用于三维电大复杂腔体电磁散射特性的快速计算[J]. 罗威,高正平,张怀武. 计算物理. 2007(04)
[5]基于GPU的图形电磁计算加速算法[J]. 杨正龙,金林,李蔚清. 电子学报. 2007(06)
[6]逆合成孔径雷达（ISAR）成像[J]. 张直中. 中国电子科学研究院学报. 2006(05)
[7]导弹目标的FDTD建模与RCS计算[J]. 郑奎松,葛德彪,魏兵. 系统工程与电子技术. 2004(07)
[8]ISAR雷达ESPRIT成像算法的改进[J]. 邵兆宇,杨绍全. 雷达科学与技术. 2004(01)
[9]《电磁场理论基础》[J]. 刘书惠. 稀有金属快报. 2003(08)
[10]地表目标的复合散射法及其SAR成像分析[J]. 刘培国,刘克成,尹家贤,郭汉伟,刘继斌. 电子学报. 2003(06)
博士论文
[1]基于分层媒质格林函数的积分方程快速算法研究及其应用[D]. 郭兰维.电子科技大学 2016
[2]基于积分方程区域分解法的研究及应用[D]. 江明.电子科技大学 2016
[3]应用压缩感知求解宽角度激励下三维电磁散射问题[D]. 曹欣远.安徽大学 2013
[4]基于压缩感知的ISAR成像技术研究[D]. 刘记红.国防科学技术大学 2012
[5]雷达成像的电磁场仿真与超分辨成像算法研究[D]. 顾翔.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2009
[6]逆合成孔径雷达成像与干扰技术研究[D]. 范录宏.电子科技大学 2006
硕士论文
[1]基于先验知识的压缩感知在矩量法中的应用[D]. 刘湘湘.安徽大学 2015
[2]基于特殊结构目标的积分方程区域分解方法关键技术研究[D]. 魏翔.电子科技大学 2014
[3]电磁散射分析中的非重叠型区域分解方法[D]. 黄磊.南京理工大学 2013
[4]金属散射问题的积分方程区域分解法[D]. 董炀.西安电子科技大学 2013
[5]基于精确电磁建模的散射中心成像[D]. 刘伟.电子科技大学 2008
[6]空间目标成像的ISAR技术研究[D]. 曹向东.南京理工大学 2007
本文编号：3125669
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