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运动目标的时频响应特征分析与识别方法研究
  • 项目名称:运动目标的时频响应特征分析与识别方法研究
  • 项目类别:国家杰出青年科学基金
  • 批准号:60825102
  • 申请代码:F010602
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2009-01-01-2012-12-31
  • 项目负责人:夏明耀
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:北京大学
  • 批准年度:2008
中文摘要:

主要学术贡献(1)粗糙面散射分析及参数提取。关于地表遥感参数分离与提取方法的研究成果获得了中科院自然科学一等奖;首次使用小波方法模拟随机表面散射,博士论文获中科院院长优秀奖;首次将单积分方程法应用到粗糙面散射,部分成果编入美国《射频与微波工程百科全书》。(2)时域电磁学。首次推导了微带结构时域格林函数的严格表达式,被评价为"a valuable addition to the body of knowledge";首次提出了基于B样条时域基函数的积分方程方法公式和矩阵元计算快速递推算法。(3)频域快速混合算法与并行计算。首次实现了基于单积分方程的多层快速多极子算法,内存和机时明显降低;求解了1200多万个未知量的矩量法稠密阵方程,计算软件作为神威巨型机的测试程序;发展了矩量法-物理光学-阻抗边界-波束分解等混合算法技术。这些成果不仅具有科学意义,也有广泛的实际应用价值。

结论摘要:

运动目标的电磁散射特性具有十分重要的学术意义和实用价值,特别在高速空天目标迅猛发展的今天。本项目首先对时域积分方程(TDIE)法进行了深入系统的研究,基本解决了TDIE方法的稳定性与精度问题,主要途径包括选择合适的时域基函数和开发精确的矩阵元计算技术。在时域基函数方面,讨论了完备性、紧支性和插值性问题,并首先引入了二次B样条时域基函数。在矩阵元精确计算方面,对于线结构,所有的矩阵元素都可以解析地计算出来;对于一般的三维结构,四重积分中的三重可以解析地计算出来,只有一重需要使用数值积分。通过这些技术,TDIE方法是非常稳定与精确的,不需要采取任何非物理的稳定措施,比如时间平均法。在获得稳定精确的TDIE方法后,我们把它推广到了任意运动方式,包括目标质心的平动(超高速、加速)和绕质心的转动(自旋/锥旋/章动、偏航/俯仰/侧滚),推导了加速运动参考系下的相对论时空变换与电磁场变换关系,开发了可模拟任意运动形式的目标的瞬态散射分析软件,并获得了实际应用。在目标识别方面,对传统的诸多方法进行了回顾,包括雷达截面(RCS)序列分析、极化特征提取、极点匹配或E脉冲技术、一维距离像、二维SAR图像及不变量提取、多证据融合方法 等等。提出了一种基于波模系数的目标识别方法,就是把任意目标的散射场表示成一系列矢量波函数的叠加,把具有目标特异性的展开系数作为目标识别的特征矢量,仿真结果表明具有很好的效果。针对微动目标的鉴别,使用模态分解和希尔伯特变换,分离并提取各种微动的瞬时振幅与瞬时相位,再使用支持向量机方法进行目标识别,有较好的识别效果。另外,本项目开展了基于时间反转的雷达目标成像与识别方法实验研究,附带地开发了多种天线和滤波器及其他元器件,部分地用于实验装置中。本项目开展的工作和取得的成果,对促进相关领域的发展有重要贡献。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 21
  • 20
  • 0
  • 0
  • 1
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