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《西安电子科技大学》 2010年
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FDTD及其并行算法在粗糙面和目标复合电磁散射中的应用

曾浩  
【摘要】: 本文系统地研究了FDTD方法及其并行技术在粗糙面与目标复合电磁散射特性计算中的应用。利用FDTD方法计算了时谐场和瞬态场下简单目标散射、一维粗糙面散射以及一维粗糙面与简单目标的复合散射;同时利用并行FDTD方法计算并分析了复杂目标散射、二维粗糙面散射以及二维粗糙面与复杂目标复合散射。论文的主要工作如下: 1、基于FDTD方法的基本原理,详细描述了电磁散射问题中FDTD方法的各种基本技术,包括差分迭代公式、数值稳定性条件和数值色散现象、吸收边界条件和总场/散射场边界条件设置方式,以及近—远场外推边界,并针对具体的问题给出了相应的数值算例对理论进行了验证。 2、详细描述了二维、三维情况下时谐场近—远场外推方式,利用FDTD方法计算了时谐波入射下二维及三维简单目标的双站雷达散射截面,并对结果进行了校验,验证了算法的正确性;结合一维及二维粗糙面模拟方法,研究了时谐波入射下一维单纯粗糙面的电磁散射特性,讨论了粗糙面相关长度、均方根高度、相对介电常数以及电导率对其散射特性的影响;计算了一维粗糙面与简单目标的复合电磁散射特性,并讨论了目标尺寸以及目标与粗糙面相对位置对散射特性的影响情况。 3、重点阐述了瞬态场情况下近—远场外推公式,计算了高斯脉冲平面波入射下二维及三维简单目标的后向雷达散射截面,并将计算结果与文献结果进行了比较和验证;在此基础上研究了微分高斯脉冲平面波入射下一维单纯粗糙面的电磁散射特性,以及一维粗糙面与简单目标的瞬态散射特性,分析了位于粗糙面散射计算模型不同位置的时域响应,以及不同入射角度下粗糙面后向与镜向雷达散射特性。 4、介绍了并行技术以及常用并行平台的基本知识,对基于MPI平台的并行FDTD方案中区域分解、数据交换、同步技术的实现方式进行了详细说明,进而利用并行FDTD技术研究了复杂目标、二维粗糙面、以及二维粗糙面与复杂目标的复合电磁散射特性,并对并行FDTD算法的优越性进行了分析。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN011

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王辉;田爱玲;王春慧;;基于共焦成像法的亚表层损伤散射仿真[J];光学仪器;2013年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 黄明红;FDTD方法在半空间散射问题中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
2 侯航;粗糙海面与电大目标复合电磁散射的时域分析[D];西安电子科技大学;2011年
3 缪元本;三维简单目标与二维导体粗糙面电磁散射的矩量法研究[D];西安电子科技大学;2011年
4 王新新;基于微波辐射计的南海海表盐度遥感算法研究[D];大连海事大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汤炜,李清亮,吴振森,闫玉波,董慧;有耗平面和三维目标复合散射的FDTD分析[J];电波科学学报;2004年04期
2 易韵;陈彬;;基于Split-Field FDTD法的近埋地无限长散射体二维算法[J];电波科学学报;2007年03期
3 张晓燕;盛新庆;;地下目标散射的并行FDTD计算[J];电波科学学报;2007年06期
4 李明之,刘友健,王长清,徐承和;用CAD技术实现复杂目标FDTD方法几何-电磁建模[J];电子学报;1999年03期
5 夏明耀,伍振兴;基于单积分方程矩量法的海洋表面微波散射模拟[J];电子学报;2005年03期
6 郭立新,徐燕,吴振森;分形粗糙海面高斯波束散射特性模拟[J];电子学报;2005年03期
7 薛谦忠,吴振森,杨尧;粗糙介质面对高斯波束的散射[J];电子科学学刊;2000年05期
8 郭立新,任玉超,吴振森;动态分形粗糙海面散射的遮蔽效应和多普勒谱研究[J];电子与信息学报;2005年10期
9 张晓燕;盛新庆;;地下目标散射的FDTD计算[J];电子与信息学报;2007年08期
10 刘培国,孙华,刘克成,尹家贤,刘继斌;地表目标复合散射的强迫激励法分析[J];国防科技大学学报;2002年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 潘小敏;计算电磁学中的并行技术及其应用[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
2 王运华;海面及其与上方简单目标的复合电磁散射研究[D];西安电子科技大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张平娟;;粗糙海面与其上方目标的复合电磁散射研究[J];安徽科技学院学报;2010年03期
2 周奇才;冯双昌;李炳杰;何自强;张恒;;不良地质的探地雷达图像模拟与识别[J];地下空间与工程学报;2009年06期
3 曾瑞;周乐柱;李明之;王玮;;姿态变化条件下的典型卫星目标宽带散射特性分析[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2008年03期
4 李明之,王长清,祝西里;用FDTD方法分析涂敷目标的散射[J];北京大学学报(自然科学版);2001年01期
5 曾瑞;周乐柱;李明之;王玮;;姿态变化条件下的典型卫星目标宽带散射特性分析[J];北京大学学报(自然科学版);2009年01期
6 李晓飞;许小剑;;时变海面复反射系数建模[J];北京航空航天大学学报;2011年02期
7 邓楚强;盛新庆;;两种积分方程法求解均匀介质体散射问题的比较[J];北京理工大学学报;2008年10期
8 张晓燕;盛新庆;;介质粗糙面上目标后向散射的高效混合算法[J];北京理工大学学报;2010年04期
9 邵建兴;刘湘梅;侯维娜;蒋泽;高文利;;地下电波法在深层地下物探中的应用研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2009年05期
10 孟治国;陈圣波;崔腾飞;连懿;;基于嫦娥一号卫星激光高度计数据的月表有效反射率[J];吉林大学学报(地球科学版);2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 梁子长;王彪;岳慧;;金星酸雾云环境的电磁与激光特性研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第八届学术年会论文集(下篇)[C];2011年
2 金亚秋;颜锋华;梁子长;;多通道微波辐射计遥感探测月壤特征参数[A];2003'全国微波毫米波会议论文集[C];2003年
3 曾瑞;周乐柱;李明之;王玮;张向阳;;典型卫星目标在不同姿态条件下的宽带散射特性[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
4 赵逸舟;马耀明;黄镇;袁铁;胡晓;李英;马伟强;;利用TRMM/TMI资料反演青藏高原中部土壤湿度[A];第七届全国优秀青年气象科技工作者学术研讨会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马丽珍;自由空间量子通信中偏振光子传输和操控的理论与模拟研究[D];中国海洋大学;2010年
2 向道朴;微多普勒回波模拟与微动特征提取技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 浦实;铁路无线通信系统射频链路的一体化建模与分析[D];北京交通大学;2011年
4 李兴财;局部带电球体沙粒电磁散射及其应用[D];兰州大学;2011年
5 郭丁;基于海面场景的SAR成像模拟及电磁散射特性研究[D];电子科技大学;2011年
6 巩蕾;基片与缺陷粒子的复合光散射研究及应用[D];西安电子科技大学;2011年
7 梁玉;粗糙面及其与目标复合电磁散射建模及快速计算研究[D];西安电子科技大学;2011年
8 秦三团;随机粗糙面与目标复合电磁散射的快速算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 江辉;基于多源遥感的鄱阳湖水质参数反演与分析[D];南昌大学;2011年
10 夏伟杰;合成孔径雷达回波仿真与图像模拟[D];南京航空航天大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李栋;MODIS遥感中国东部海区气溶胶光学厚度与现场测量数据的对比分析[D];中国海洋大学;2010年
2 史鹏;偏振光子的大气传输及光子与腔—量子点的相互作用[D];中国海洋大学;2010年
3 齐小飞;基于三角面元的复杂目标FDTD网格生成及RCS计算[D];西安电子科技大学;2011年
4 黄明红;FDTD方法在半空间散射问题中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
5 柴草;矩量法及其加速算法研究一维粗糙面与目标复合电磁散射[D];西安电子科技大学;2011年
6 谢晶;近岸海面电磁散射特性研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 缪元本;三维简单目标与二维导体粗糙面电磁散射的矩量法研究[D];西安电子科技大学;2011年
8 刘扬;目标宽带电磁散射特性研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 栾潇;多层格林函数插值法的并行化研究[D];西安电子科技大学;2010年
10 杨晓峰;土壤湿度廓线综合反演试验研究[D];中国气象科学研究院;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李军,马东立,武哲;用射线法研究复杂目标的电磁散射特征[J];北京航空航天大学学报;2000年05期
2 崔索民,吴振森;PTD和PTDEEC算式的奇异点处理[J];电波科学学报;1997年04期
3 金亚秋,李刚;用角相关函数识别随机粗糙面上散射目标的有限元解法[J];电波科学学报;1998年03期
4 汤炜,李清亮,吴振森,闫玉波,董慧;有耗平面和三维目标复合散射的FDTD分析[J];电波科学学报;2004年04期
5 伍振兴,夏明耀;使用波束分解算法分析海洋表面电磁散射[J];电波科学学报;2005年03期
6 杨凌霞;葛德彪;魏兵;;电大目标电磁散射的TD-PO分析[J];电波科学学报;2007年04期
7 江长荫;均匀圆球对平面波的散射[J];电波科学学报;1996年03期
8 许锋,洪伟,童创明;区域分解时域有限差分方法(DD-FDTD)及其在散射问题中的应用[J];电子学报;2001年12期
9 赵维江,龚书喜,刘其中;一种新的等效电磁流边缘分量表达式[J];电子学报;2002年09期
10 夏明耀,伍振兴;基于单积分方程矩量法的海洋表面微波散射模拟[J];电子学报;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 刘茂盛;;新广州电视塔电磁辐射环境评价[A];全国电磁兼容学术会议论文集[C];2006年
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1 姚纪欢;粗糙海面的电磁散射研究[D];西安电子科技大学;2000年
2 汤炜;ADI-FDTD及其混合算法在电磁散射中的应用[D];西安电子科技大学;2005年
3 朱湘琴;FDTD在半空间及周期结构问题中的应用[D];西安电子科技大学;2005年
4 潘小敏;计算电磁学中的并行技术及其应用[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
5 王运华;海面及其与上方简单目标的复合电磁散射研究[D];西安电子科技大学;2006年
6 殷晓斌;海面风矢量、温度和盐度的被动微波遥感及风对温盐遥感的影响研究[D];中国海洋大学;2007年
7 李志;海洋表层盐度遥感反演机理及应用研究[D];中国海洋大学;2008年
8 袁浩波;基于NURBS建模的高阶矩量法[D];西安电子科技大学;2009年
9 李娟;粗糙面及其与目标复合电磁散射的FDTD方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 奚萌;基于最优插值算法的红外和微波遥感海表温度数据融合[D];国家海洋环境预报研究中心;2011年
2 孙鹤;随机粗糙面的光散射特性的理论研究[D];黑龙江大学;2011年
3 杨凌霞;时域等效边缘电磁流方法及其在电磁散射中的应用[D];西安电子科技大学;2003年
4 王超;NURBS曲面的RCS算法研究[D];西北工业大学;2004年
5 徐乐;海面目标电磁散射的研究[D];西安电子科技大学;2005年
6 秦三团;电磁散射的时域积分方程法研究[D];西安电子科技大学;2005年
7 刘伟;基于NURBS曲面复杂模型的RCS计算[D];西北工业大学;2007年
8 王杰;微波遥感海水盐度的算法和影响因素分析[D];国家海洋局第一海洋研究所;2007年
9 麻军;矩量法及其并行计算在粗糙面和目标电磁散射中的应用[D];西安电子科技大学;2009年
10 李小勇;FDTD和TDIE中几个关键问题研究[D];西安电子科技大学;2010年
【二级引证文献】
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1 李拓;目标紫外光谱散射特性研究[D];西安电子科技大学;2012年
【二级参考文献】
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1 高本庆,刘波;电磁场时域数值技术新进展[J];北京理工大学学报;2002年04期
2 高火涛,徐鹏根,吴正娴;分形粗糙面上方目标电磁散射特性的研究[J];电波科学学报;1998年02期
3 金亚秋,李刚;用角相关函数识别随机粗糙面上散射目标的有限元解法[J];电波科学学报;1998年03期
4 汤炜,耿友林,吴信宝;广义递推T矩阵算法及其应用[J];电波科学学报;1998年03期
5 向长青,朱国强,杨河林;平板与正弦型组合粗糙面的电磁波复合散射[J];电波科学学报;1998年03期
6 李清亮,葛德彪,石守元;海面对低空目标短波散射特性的影响[J];电波科学学报;1998年03期
7 朱秀芹,耿友林,吴信宝,焦培南;三维介质目标电磁散射的一种计算方法[J];电波科学学报;2000年04期
8 李中新,金亚秋;数值模拟低掠角入射海面与船目标的双站散射[J];电波科学学报;2001年02期
9 汤炜,李清亮,吴振森,闫玉波,董慧;有耗平面和三维目标复合散射的FDTD分析[J];电波科学学报;2004年04期
10 胡俊,聂在平,王军,邹光先,胡颉;三维电大目标散射求解的多层快速多极子方法[J];电波科学学报;2004年05期
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1 薛谦忠;粗糙面波束散射研究及其应用[D];西安电子科技大学;2000年
2 杜干;目标检测的分形方法及应用[D];西安电子科技大学;2000年
3 张延冬;海面电磁与光散射特性研究[D];西安电子科技大学;2004年
【相似文献】
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1 姚纪欢,贺兴建;分形理论在粗糙面电磁散射上的应用[J];山西大学学报(自然科学版);1998年04期
2 王莉,巩勇刚;直接计算法计算粗糙面薄膜的折射率和厚度[J];唐山师范学院学报;2005年05期
3 王韦;蔡金德;黄本胜;;普雷斯顿管在均匀加糙床面上的应用[J];四川大学学报(工程科学版);1989年04期
4 向长青,朱国强,杨河林;平板与正弦型组合粗糙面的电磁波复合散射[J];电波科学学报;1998年03期
5 赵冬华,蔡志杰,阮炯;分形粗糙面分维数的反演[J];中国科学E辑;2005年04期
6 梁子长;王晓冰;岳慧;;超低空目标与粗糙面复合散射的迭代计算[J];制导与引信;2009年02期
7 韩香娥,吴振森;金属基及涂层表面粗糙度的测量方法研究[J];应用光学;1996年01期
8 姚纪欢,贺兴建;人工神经网络及其在电波传播中的应用[J];山西师范大学学报(自然科学版);1998年03期
9 王敏锡,李敬,任朗;用散射系数提取粗糙面的分形特征[J];应用科学学报;2000年02期
10 闫沛文;童创明;邓发升;;EFIE和MFIE计算粗糙面散射系数的比较[J];弹箭与制导学报;2006年S2期
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1 方文啸;黄钦文;刘欣;;微机电系统中的粗糙面效应[A];2010第十五届可靠性学术年会论文集[C];2010年
2 金亚秋;叶红霞;;随机粗糙面上目标散射差值计算的快速互耦迭代方法[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第一册)[C];2006年
3 叶红霞;金亚秋;;三维目标与粗糙面复合模型散射的解析-数值混合算法[A];全国计算物理学会第六届年会和学术交流会论文摘要集[C];2007年
4 李娟;郭立新;;二维粗糙面光散射的FDTD研究[A];2009年西部光子学学术会议论文摘要集[C];2009年
5 杜阳;孔金瓯;闫文哲;王卓远;;随机粗糙面电磁散射的统计积分方程模型[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
6 何思远;朱国强;容启宁;;一维导电粗糙面瞬态散射时域积分方程法研究[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
7 杜阳;李忠宁;陈焕煜;齐阳;孔金瓯;;随机粗糙面的一种新双站散射模型[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
8 王蕊;郭立新;;一维导体粗糙面上方目标的复合电磁散射研究[A];全国计算物理学会第六届年会和学术交流会论文摘要集[C];2007年
9 陈萍;王丛丛;田岩;许毅平;龚军;;考虑相关性的二维随机粗糙表面散射研究[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
10 郭立新;麻军;王安琪;;PC集群MPI并行矩量法研究一维大尺度粗糙面掠入射电磁散射特性[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
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1 徐海峰佟宇喆 王法岗;河北磁县又发掘一座东魏皇族墓葬[N];中国文物报;2008年
2 聂华苓;序《中国印象》[N];天水日报;2005年
3 首都儿研所;什么是鹅口疮[N];医药养生保健报;2008年
4 齐成;仿金属蚀刻网印烟标要注意的问题[N];中国包装报;2007年
5 谭谦;美国为何解禁硅胶隆胸[N];健康报;2006年
6 孙宜华 周佃宝;春季喝水有“秘方”[N];连云港日报;2008年
7 梦一;简便方治疗痄腮[N];民族医药报;2002年
8 副主任医师 宋玉萍;洗牙会损害牙齿吗?[N];保健时报;2006年
9 陈颖莉;猪场设施有讲究[N];农民日报;2005年
10 信文;“冷峻双砾”交响后现代[N];中华建筑报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 邓方顺;目标与粗糙面复合电磁散射特性的快速数值算法建模[D];武汉大学;2010年
2 秦三团;随机粗糙面与目标复合电磁散射的快速算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 梁玉;粗糙面及其与目标复合电磁散射建模及快速计算研究[D];西安电子科技大学;2011年
4 李林;粗糙面散射及其与目标复合散射快速方法研究[D];华中科技大学;2013年
5 王安琪;粗糙面及其与目标复合电磁散射的矩量法研究[D];西安电子科技大学;2013年
6 李娟;粗糙面及其与目标复合电磁散射的FDTD方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
7 丁锐;随机介质中波散射与传播的随机泛函分析[D];复旦大学;2010年
8 薛谦忠;粗糙面波束散射研究及其应用[D];西安电子科技大学;2000年
9 王青;随机粗糙面散射的微扰法及有限元法研究[D];西安电子科技大学;2012年
10 闫文哲;电磁场面散射和体散射研究及其应用[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汤林;随机粗糙面的光散射特性研究[D];电子科技大学;2011年
2 孙鹤;随机粗糙面的光散射特性的理论研究[D];黑龙江大学;2011年
3 韩远帅;随机粗糙面的电磁散射及其与目标的复合散射研究[D];南京理工大学;2011年
4 刘薇;随机粗糙面及其上方目标电磁散射的混合算法研究[D];电子科技大学;2011年
5 柴草;矩量法及其加速算法研究一维粗糙面与目标复合电磁散射[D];西安电子科技大学;2011年
6 陈诚;粗糙表面散射的数值计算[D];武汉邮电科学研究院;2012年
7 王卓远;粗糙面上的统计IEM方法[D];浙江大学;2006年
8 王殷辉;随机粗糙面上下方目标的散射特性数值分析[D];浙江大学;2013年
9 张建华;随机粗糙表面相关点电磁散射研究[D];华中科技大学;2012年
10 缪元本;三维简单目标与二维导体粗糙面电磁散射的矩量法研究[D];西安电子科技大学;2011年
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