一种激光束照射复杂目标图像实时生成新方法

针对激光雷达探测中复杂目标姿态获取困难、目标与光斑真实耦合情况难获取等问题,提出了一种基于GPU编程的激光束照射复杂目标图像实时生成新方法。基于现代图形硬件的GPU编程技术和帧缓存对象特性,该算法以每个平面光源矩阵为观察者,在光源空间坐标系中渲染当前场景并将渲染结果记录到内存纹理中,然后在世界坐标中将光源观察到的结果复原和映射到模型上,可以实现实时映射渲染。采用深度缓存原理、纹理映射原理和OSG文件读写插件,即可正确获取模型每个三角面片顶点上的光源辐照度、顶点位置及面片法线等信息。经测试,该算法普适性强、能够读取多种格式三维文件,适应于均匀或非均匀面光源,对系统图形硬件的要求很低,能够满足两个面光源准实时性计算需求,可以准实时得到模型被照射面片所属部件、被照射三角面片顶点、法线信息以及三角面片顶点接收到的辐照强度值。该算法可为激光照明、识别探测等提供参考和依据。

水下复杂目标在空间中低频散射场的TSS-FDTD分析

[目的]随着人类对海洋资源的逐步开发,海面下运行的航行器数量激增,由此带来的对航行器等水下复杂目标的电磁探测问题亟待解决。[方法]基于总场-散射场源时域有限差分方法(TSS-FDTD)和海面上下表面的场值转换算法,分析水下天线阵列源照射水下航行器目标产生散射场的空间分布规律。通过计算得到水下天线阵列与复杂目标附近区域的场分布、整个水下空间的场分布和海面上方的场分布,并将目标与源在不同相对位置的3组模型在空间中的散射场进行对比分析。[结果]结果表明:在海水内部环境中,不同目标模型的散射场差异较大,通过观测该散射场可确定目标的存在;而在海面上空,不同目标模型的散射场差异较小,通过观测其散射场均值和能量分布情况也能确定目标是否存在。[结论]研究结果可为相似工作频段的探测雷达提供数值参考,为水下航行器探测、水下救援、打捞沉船等工程领域提供技术支撑。

敷设吸声覆盖层复杂目标的目标强度计算

提出一种获取非刚性板块元法中反射系数项的方法,来解决复杂目标敷设空腔型覆盖层后目标强度的计算问题。首先计算平面波斜入射条件下覆盖层的反射系数,将其代入非刚性表面目标特性的板块元方法中来计算目标强度;随后分别采用有限元法和该方法求解敷设空腔型覆盖层的刚性球模型,两种方法的计算结果符合较好,此计算方法的有效性得到验证;最后基于该方法计算敷设圆柱型空腔覆盖层的标准潜艇模型。结果表明:0到4 kHz内,随着频率的增大,敷设圆柱型空腔覆盖层的目标强度降低值越大;同一频率下,方位角140度到160度范围内目标强度降低值比其他方位角高一半左右。

复杂目标高频区 RCS 的实时计算

提出一种在安装图形加速卡的高性能微机上实时计算复杂目标高频区雷达散射截面（ＲＣＳ）的方法。该方法利用了“图形电磁计算（ＧＲＥＣＯ）”的新技术。目标用Ｇ２Ｃａｔｍｕｌ－ｏｍ（Ｃ－Ｒ）几何样条模拟，由图形加速卡硬件完成遮挡、消隐运算，运用Ｐｈｏｎｇ光照模型着色渲染目标可见表面，应用物理光学（ＰＯ）、等效电流法（ＭＥＣ）、物理绕射理论（ＰＴＤ）及阻抗边界条件（ＩＢＣ）等方法计算目标高频区雷达散射截面（ＲＣＳ）。

用CAD技术实现复杂目标FDTD方法几何-电磁建模

FDTD方法是近年来得到广泛研究和应用的数值方法，具有许多无可比拟的优越性．CAD技术的介入使FDTD方法向实用化方向迈出了一大步．本文介绍如何使用CAD软件，基于复杂目标的设计图、剖面线图等描述方式，生成提供给FDTD计算程序使用的目标的几何-电磁参量描述文件．本文借助该方法计算了一种飞机在谐振区的RCS．

复杂目标的FDTD几何—电磁建模方法

本文提出一种利用DirectX建立复杂目标FDTD模型的实用方法。运用DirectX分析目标模型的整体几何特性和材质特性,从不同侧面作多束穿透模型的射线,获得目标几何结构细节,判断剖分网格是否在模型内部,根据材质信息得到相应位置的电磁参数,最后按照FDTD计算要求建立复杂目标的空间电磁信息文件。文章建立了金属球体的FDTD模型并计算了它的电磁散射特性,用所得结果验证建模方法的有效性,进而给出了BLITZ卡车、M60坦克的FDTD模型。

复杂目标多次散射计算的高频混合方法研究

在物理光学方法基础上，结合几何光学方法和射线跟踪方法，导出一种能有效计算复杂目标多次散射的高频混合方法一区域投影物理光学方法（AP／PO）。为验证方法的有效性，应用AP／PO方法计算了角反射器和相互垂直的两个导体板的雷达截面，计算结果与测量结果有很好的一致性。通过对某飞机模型RCS的计算及与实验数据对比，进一步证明AP／PO方法适用于复杂目标多次散射的计算。

超电大复杂目标RCS缩比模型预估方法

本文提出用缩比模型计算超电大目标雷达散射截面 (RCS)的理论。通过对复杂目标近远场电磁散射理论模型的分析得到 ,目标的雷达截面和目标的几何尺寸及工作波长有关系。当电尺寸相同时 ,目标雷达散射截面和其几何尺寸的平方成正比。缩比模型计算既适用于近场 ,也适用于远场。

基于电磁散射的复杂目标SAR回波与图像仿真

复杂目标的SAR图像仿真技术,对于目标识别与解译研究具有重要意义。该文提出的仿真算法,从目标的3维模型出发,运用弹射线原理,通过仿真全方位,全频带的目标散射系数来构建回波并成像。改传统平面波入射为球面波入射,使得算法不仅能够仿真远场成像系统,也适用于近场仿真成像。标准体实验,验证了算法的近远场,全极化,多角度,宽频带的仿真能力;复杂目标的仿真结果,同实测数据相比十分逼真。

敷设吸声材料复杂目标的目标强度计算

研究敷设吸声材料复杂目标的目标强度的计算方法.利用ANSYS建立水下复杂目标的数值模型,利用传递函数得到模型敷设吸声材料前后的反射系数,根据非刚性表面目标特性计算的板块元方法计算复杂目标敷设吸声材料前后的目标强度.结果表明：在1~30 kHz低频时,水下复杂目标敷设吸声材料对于降低目标强度的效果不明显;而随着频率的增大,敷设吸声材料后的目标强度降低值越大,吸声材料的作用也越明显.

空中复杂目标对背景红外辐射的散射的并行计算

提出一种快速计算非朗伯面空中复杂目标对背景辐射的散射的方法。使用Modtran软件计算天地背景红外辐射亮度。将复杂目标表面划分成三角面元并在探测方向进行遮挡消隐处理,在图形处理器(graphicprocessing unit,GPU)内按背景光入射方向划分计算线程,线程内利用五参数双向反射分布函数(bidirectional re-flectance distribution function,BRDF)模型计算可见面元对一个方向入射的红外辐射的散射亮度。把所有可见面元的计算结果加权平均获得复杂目标对背景辐射的散射亮度。通过对某飞机目标的计算结果对比发现,基于GPU的并行算法计算速度比中央处理器(central processing unit,CPU)提高了百倍以上。

地面复杂目标宽带电磁散射特性分析

提出运用FDTD计算地面复杂目标宽带电磁散射特性的方法。首先分析地面的散射,并建立复杂目标的FDTD模型,再将地面的散射场与入射场视为两个激励场作用于目标,从而得到地面背景下目标的散射场。运用此方法计算了地面卡车的电磁散射特性,并与实测结果作了对比,两者比较吻合。

合元极技术再认识——一种电大复杂目标散射混合计算技术的考察

合元极技术,即混合有限元、边界元、快速多极子技术,是计算电磁学中近年来日益受到关注的一种精确、高效、通用的技术.本文首先将此技术推广应用于既带涂层又带腔的复杂电大目标电磁散射的计算;接着对合元极技术各种算法的计算精度、迭代收敛速度进行了理论和数值实验的分析研究;然后,从通用性和高效性的角度,对作者采用的不对称合元极技术和近来来其他作者提出的对称合元极技术做了分析比较.最后,本文计算了几种复杂目标的散射截面以证实此项技术的高效、通用.

用射线法研究复杂目标的电磁散射特征

应用计算机图形学中的曲面造型方法给出目标精确的数学外形 ,将之离散为三角面元 ,并采用拓扑结构来描述几何元素之间的关系 ;利用射线追踪法模拟射线束的多次反射 ,同时求出扩散因子、磁场方向和相位差 ;在最终反射点处采用物理光学积分求远场散射 ,叠加每一射线束的贡献 ,进而得出耦合雷达散射截面值 .为减小射线追踪过程中的计算量 ,采用了加速算法 .给出了作为特例的翼身组合体的计算结果 .

不同吸波涂层对三维复杂目标的RCS影响的分析

利用有限元-快速多极子算法(FEM-FMM)分析了三维复杂目标涂有不同吸波涂层的雷达散射截面(RCS)。以圆锥体为例,详细计算分析了涂敷有耗各向同性、正单轴各向异性、负单轴各向异性和纳米吸波材料4种典型吸波材料对目标电磁散射特性的影响,并首次讨论了每种吸波材料随不同涂层厚度对RCS的影响,得到了最佳隐身效果的吸波材料和涂层厚度的组合。结果表明,涂敷最佳吸波材料目标的后向RCS比目标没有吸波涂层时可以降低16. 6dB。

空间复杂目标群的雷达目标识别技术

复杂的空间目标群给雷达目标识别带来了挑战。分析了弹道中段空间目标群的构成及其对识别的挑战。系统归纳了反导中段雷达目标识别方法。根据雷达识别所采用的特征不同,将空间目标雷达目标识别方法分为其于结构特征的识别方法、基于弹道特征的识别方法和基于微动特征的识别方法,详细阐述了这3类识别方法的物理基础及其特征提取方法,分析了各种识别方法的特点,最后展望了中段雷达目标识别的发展趋势。

复杂目标电磁散射计算软件的改进

在计算复杂目标的电磁散射中 ,图形电磁计算方法 (graphicelectromagneticcomputing,GRECO)可用来实时计算电大尺寸复杂目标的RCS。在考察了原有的GRECO计算内核之后 ,结合计算机图形学方面的理论 ,对GRE CO的内核代码进行了改进 ,从而使得对于目标的棱边判定更加充分、准确。对于PTD绕射系数f和g表达式中的奇异点 ,通过求取平均值的方法给出了准确的结果 ,整体上使得绕射场的计算结果更加准确。

复杂目标电磁散射特性仿真与实验

对两种形状较为复杂的军用目标缩比模型的电磁散射特性进行了仿真计算和实验,研究了复杂金属目标的电磁散射时域算法,提出了解决MOO算法求解目标瞬态散射稳定性的方法。给出了一种实验测量模型与数据处理方案。将仿真和实验得到的时域散射场数据解卷积分别与利用MOM计算的目标频域散射场数据进行比较,结果表明:在一定的频域范围内仿真与实验结果较好地保持了一致,从而验证了算法的有效性和实验正确性。

从极化的观点讨论复杂目标角闪烁的计算方法

从极化的观点出发讨论了复杂目标角闪烁的两种计算方法。基于电磁散射理论推导了考虑接收天线极化时PVM计算复杂目标角闪烁的一般公式;对采用PGM计算角闪烁提出了一种不需要进行"相位伸直"处理的算法;利用PGM和PVM计算和比较了不同接收极化下几种典型复杂目标的角闪烁线偏差,对基于组合偶极子模型获得的PGM和PVM的等效条件给出了一般性的数值证明。

复杂目标的时频特征提取及识别方法研究

本文首先研究了复杂目标的时频分布,得出目标在较大方位角变化范围内其时频分布具有相对不变性的特点,而后,基于这稳定的时频特征,给出了目标识别方法。对三种飞机模型测量数据的识别结果表明,该方法有高的识别率和识别的鲁棒性。