基于壓縮感知的三維目標(biāo)電磁散射數(shù)值算法研究及應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2021-04-08 13:47
隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展和軍事需求的日益增長(zhǎng),雷達(dá)成像技術(shù)在目標(biāo)識(shí)別、探測(cè)、追蹤等領(lǐng)域有著重要意義。尤其以非合作目標(biāo)為研究對(duì)象的高分辨逆合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)在提取目標(biāo)特征信息方面具有越來(lái)越重要的作用。逆合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)的研究需要通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn),然而獲得實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)非常困難,即使在可行的情況下也會(huì)耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間。得益于計(jì)算電磁學(xué)的迅速發(fā)展,將數(shù)值模擬應(yīng)用于雷達(dá)成像技術(shù)可以大大降低人力財(cái)力的消耗,更有利于促進(jìn)相關(guān)實(shí)際工程應(yīng)用系統(tǒng)的快速發(fā)展。雷達(dá)目標(biāo)大多處于高頻區(qū)工作,根據(jù)電磁散射理論,目標(biāo)散射體可以多散射中心模型近似,通過散射體回波數(shù)據(jù)提取相關(guān)信息來(lái)反演目標(biāo)特征信息,實(shí)質(zhì)是求解一個(gè)逆散射問題。針對(duì)電大尺寸目標(biāo)和多尺度復(fù)雜目標(biāo),基于經(jīng)典數(shù)值算法——矩量法的快速算法和區(qū)域分解法及其改進(jìn)算法紛紛被提出,然而在面臨寬角度問題時(shí),多角度激勵(lì)導(dǎo)致的反復(fù)矩陣迭代求解致使計(jì)算量急劇增加,因此進(jìn)一步提高數(shù)值方法計(jì)算效率仍是急需解決的問題之一。近年來(lái),信號(hào)處理領(lǐng)域廣泛興起的壓縮感知理論,利用信號(hào)的稀疏性突破了Nyquist采樣定理,將信息采樣替換了傳統(tǒng)的信號(hào)采樣,通過構(gòu)造非相關(guān)測(cè)量矩陣獲取低維度觀測(cè)...
【文章來(lái)源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:120 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
平面波(,)
14(b)型網(wǎng)格剖分示意圖。(a)球體模型;(brrington 專家在其所著的書籍作品為后繼研究的起點(diǎn)[68,141-142]。矩量可應(yīng)用于各類材料、形狀和電尺寸,使得快速計(jì)算的數(shù)值方法不斷迅順利解決。
解該矩陣方程得到。2.3.1 目標(biāo)的幾何建模幾何建模和電磁建模是目標(biāo)散射建模的構(gòu)成部分。目標(biāo)的數(shù)值計(jì)算首先通過幾何建模對(duì)目標(biāo)的幾何信息進(jìn)行模擬,在此基礎(chǔ)上采用適合的電磁學(xué)計(jì)算方法進(jìn)行求解是電磁建模的過程。矩量法是將待求解區(qū)域離散為許多不連續(xù)的子區(qū)域,將整個(gè)模型劃分為離散網(wǎng)格,利用各離散網(wǎng)格上定義的基函數(shù)線性疊加作為原始目標(biāo)的連續(xù)電流。由此可見,幾何建模直接影響到矩量法求解的精度和效率。幾何建模通常由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD: ComputerAided Design)軟件,如 AutoCAD、CATIA、Solidworks 等實(shí)現(xiàn)建模過程。幾何建模后需進(jìn)行網(wǎng)格剖分(mesh),見圖 2-2,常用于離散的網(wǎng)格包含平面、曲面三角形、四邊形及二維線段,如圖 2-3所示。網(wǎng)格離散須精確描述所求解目標(biāo)的幾何外形,網(wǎng)格用于擬合等效電流和等效磁流,基函數(shù)的密度必須能正確地描述表面電流的相位變化。通常剖分網(wǎng)格的幾個(gè)表面尺寸通常為 1/8 到 1/10 個(gè)波長(zhǎng),而在電流振蕩劇烈的幾何邊緣或尖角區(qū)域網(wǎng)格離散須更密集。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,快速精確數(shù)值方法依賴于網(wǎng)格剖分的精確度。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于壓縮感知的目標(biāo)頻空電磁散射特性快速分析[J]. 陳明生,王時(shí)文,馬韜,吳先良. 物理學(xué)報(bào). 2014(17)
[2]復(fù)雜場(chǎng)景下基于壓縮感知的目標(biāo)電磁散射與成像[J]. 齊聰慧,趙志欽,徐晶,張海. 強(qiáng)激光與粒子束. 2014(07)
[3]矩量法中引入壓縮感知求解三維電磁散射問題[J]. 曹欣遠(yuǎn),陳明生,吳先良. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2013(06)
[4]MLFMA用于三維電大復(fù)雜腔體電磁散射特性的快速計(jì)算[J]. 羅威,高正平,張懷武. 計(jì)算物理. 2007(04)
[5]基于GPU的圖形電磁計(jì)算加速算法[J]. 楊正龍,金林,李蔚清. 電子學(xué)報(bào). 2007(06)
[6]逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR)成像[J]. 張直中. 中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2006(05)
[7]導(dǎo)彈目標(biāo)的FDTD建模與RCS計(jì)算[J]. 鄭奎松,葛德彪,魏兵. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2004(07)
[8]ISAR雷達(dá)ESPRIT成像算法的改進(jìn)[J]. 邵兆宇,楊紹全. 雷達(dá)科學(xué)與技術(shù). 2004(01)
[9]《電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)》[J]. 劉書惠. 稀有金屬快報(bào). 2003(08)
[10]地表目標(biāo)的復(fù)合散射法及其SAR成像分析[J]. 劉培國(guó),劉克成,尹家賢,郭漢偉,劉繼斌. 電子學(xué)報(bào). 2003(06)
博士論文
[1]基于分層媒質(zhì)格林函數(shù)的積分方程快速算法研究及其應(yīng)用[D]. 郭蘭維.電子科技大學(xué) 2016
[2]基于積分方程區(qū)域分解法的研究及應(yīng)用[D]. 江明.電子科技大學(xué) 2016
[3]應(yīng)用壓縮感知求解寬角度激勵(lì)下三維電磁散射問題[D]. 曹欣遠(yuǎn).安徽大學(xué) 2013
[4]基于壓縮感知的ISAR成像技術(shù)研究[D]. 劉記紅.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[5]雷達(dá)成像的電磁場(chǎng)仿真與超分辨成像算法研究[D]. 顧翔.中國(guó)科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心) 2009
[6]逆合成孔徑雷達(dá)成像與干擾技術(shù)研究[D]. 范錄宏.電子科技大學(xué) 2006
碩士論文
[1]基于先驗(yàn)知識(shí)的壓縮感知在矩量法中的應(yīng)用[D]. 劉湘湘.安徽大學(xué) 2015
[2]基于特殊結(jié)構(gòu)目標(biāo)的積分方程區(qū)域分解方法關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 魏翔.電子科技大學(xué) 2014
[3]電磁散射分析中的非重疊型區(qū)域分解方法[D]. 黃磊.南京理工大學(xué) 2013
[4]金屬散射問題的積分方程區(qū)域分解法[D]. 董煬.西安電子科技大學(xué) 2013
[5]基于精確電磁建模的散射中心成像[D]. 劉偉.電子科技大學(xué) 2008
[6]空間目標(biāo)成像的ISAR技術(shù)研究[D]. 曹向東.南京理工大學(xué) 2007
本文編號(hào):3125669
【文章來(lái)源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:120 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
平面波(,)
14(b)型網(wǎng)格剖分示意圖。(a)球體模型;(brrington 專家在其所著的書籍作品為后繼研究的起點(diǎn)[68,141-142]。矩量可應(yīng)用于各類材料、形狀和電尺寸,使得快速計(jì)算的數(shù)值方法不斷迅順利解決。
解該矩陣方程得到。2.3.1 目標(biāo)的幾何建模幾何建模和電磁建模是目標(biāo)散射建模的構(gòu)成部分。目標(biāo)的數(shù)值計(jì)算首先通過幾何建模對(duì)目標(biāo)的幾何信息進(jìn)行模擬,在此基礎(chǔ)上采用適合的電磁學(xué)計(jì)算方法進(jìn)行求解是電磁建模的過程。矩量法是將待求解區(qū)域離散為許多不連續(xù)的子區(qū)域,將整個(gè)模型劃分為離散網(wǎng)格,利用各離散網(wǎng)格上定義的基函數(shù)線性疊加作為原始目標(biāo)的連續(xù)電流。由此可見,幾何建模直接影響到矩量法求解的精度和效率。幾何建模通常由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD: ComputerAided Design)軟件,如 AutoCAD、CATIA、Solidworks 等實(shí)現(xiàn)建模過程。幾何建模后需進(jìn)行網(wǎng)格剖分(mesh),見圖 2-2,常用于離散的網(wǎng)格包含平面、曲面三角形、四邊形及二維線段,如圖 2-3所示。網(wǎng)格離散須精確描述所求解目標(biāo)的幾何外形,網(wǎng)格用于擬合等效電流和等效磁流,基函數(shù)的密度必須能正確地描述表面電流的相位變化。通常剖分網(wǎng)格的幾個(gè)表面尺寸通常為 1/8 到 1/10 個(gè)波長(zhǎng),而在電流振蕩劇烈的幾何邊緣或尖角區(qū)域網(wǎng)格離散須更密集。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,快速精確數(shù)值方法依賴于網(wǎng)格剖分的精確度。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于壓縮感知的目標(biāo)頻空電磁散射特性快速分析[J]. 陳明生,王時(shí)文,馬韜,吳先良. 物理學(xué)報(bào). 2014(17)
[2]復(fù)雜場(chǎng)景下基于壓縮感知的目標(biāo)電磁散射與成像[J]. 齊聰慧,趙志欽,徐晶,張海. 強(qiáng)激光與粒子束. 2014(07)
[3]矩量法中引入壓縮感知求解三維電磁散射問題[J]. 曹欣遠(yuǎn),陳明生,吳先良. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2013(06)
[4]MLFMA用于三維電大復(fù)雜腔體電磁散射特性的快速計(jì)算[J]. 羅威,高正平,張懷武. 計(jì)算物理. 2007(04)
[5]基于GPU的圖形電磁計(jì)算加速算法[J]. 楊正龍,金林,李蔚清. 電子學(xué)報(bào). 2007(06)
[6]逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR)成像[J]. 張直中. 中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2006(05)
[7]導(dǎo)彈目標(biāo)的FDTD建模與RCS計(jì)算[J]. 鄭奎松,葛德彪,魏兵. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2004(07)
[8]ISAR雷達(dá)ESPRIT成像算法的改進(jìn)[J]. 邵兆宇,楊紹全. 雷達(dá)科學(xué)與技術(shù). 2004(01)
[9]《電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)》[J]. 劉書惠. 稀有金屬快報(bào). 2003(08)
[10]地表目標(biāo)的復(fù)合散射法及其SAR成像分析[J]. 劉培國(guó),劉克成,尹家賢,郭漢偉,劉繼斌. 電子學(xué)報(bào). 2003(06)
博士論文
[1]基于分層媒質(zhì)格林函數(shù)的積分方程快速算法研究及其應(yīng)用[D]. 郭蘭維.電子科技大學(xué) 2016
[2]基于積分方程區(qū)域分解法的研究及應(yīng)用[D]. 江明.電子科技大學(xué) 2016
[3]應(yīng)用壓縮感知求解寬角度激勵(lì)下三維電磁散射問題[D]. 曹欣遠(yuǎn).安徽大學(xué) 2013
[4]基于壓縮感知的ISAR成像技術(shù)研究[D]. 劉記紅.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[5]雷達(dá)成像的電磁場(chǎng)仿真與超分辨成像算法研究[D]. 顧翔.中國(guó)科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心) 2009
[6]逆合成孔徑雷達(dá)成像與干擾技術(shù)研究[D]. 范錄宏.電子科技大學(xué) 2006
碩士論文
[1]基于先驗(yàn)知識(shí)的壓縮感知在矩量法中的應(yīng)用[D]. 劉湘湘.安徽大學(xué) 2015
[2]基于特殊結(jié)構(gòu)目標(biāo)的積分方程區(qū)域分解方法關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 魏翔.電子科技大學(xué) 2014
[3]電磁散射分析中的非重疊型區(qū)域分解方法[D]. 黃磊.南京理工大學(xué) 2013
[4]金屬散射問題的積分方程區(qū)域分解法[D]. 董煬.西安電子科技大學(xué) 2013
[5]基于精確電磁建模的散射中心成像[D]. 劉偉.電子科技大學(xué) 2008
[6]空間目標(biāo)成像的ISAR技術(shù)研究[D]. 曹向東.南京理工大學(xué) 2007
本文編號(hào):3125669
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