高阶Nystr(o)m时域积分方程方法研究

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由于信息化战争的迫切需求,雷达目标自动识别技术引起了广泛的研究兴趣。应用宽带雷达技术被认为是目标探测与识别的有效途径,如何精确高效地分析三维目标的瞬态电磁散射特性是宽带雷达技术的重要研究内容。因此,急需开展目标宽带电磁散射特性分析的相关研究。本文依托国防基础研究及国家自然科学基金等相关项目,针对雷达目标宽带电磁散射特性分析开展了相关的研究。  本文对高阶Nystr(o)m的时域积分方程(TDIE)方法进行了详细的探索和研究,主要研究内容包括以下几个方面:  本文第一部分研究了高阶Nystr(o)m的积分方程方法的相关原理。首先,研究了Nystr(o)m方法的基本原理。其次,研究了高阶Nystr(o)m的面积分方程方法,包括曲面三角形的高阶建模、面高阶矢量插值基函数的构造、以及高阶Nystr(o)m的面积分方程的建立。再次,研究了高阶Nystr(o)m的体积分方程方法,包括曲面四面体的高阶建模、体高阶矢量插值基函数的构造、以及高阶Nystr(o)m的体积分方程的建立。最后,研究了高阶Nystr(o)m的面积分方程方法和体积分方程方程中的积分奇异性的处理。  本文第二部分研究了金属目标瞬态电磁散射特性的高阶Nystr(o)m的时域面积分方程(TD-SIE)方法。首先研究了基于阶数步进(MOD)算法的高阶Nystr(o)m的TD-SIE。其次,研究了基于时间步进(MOT)算法的高阶Nystr(o)m的TD-SIE。然后,将两种步进算法的高阶Nystr(o)m的TD-SIE在计算时间和内存消耗方面进行了对比。最后,研究了基于MOT算法的高阶Nystr(o)m的TDIE方法的时域平面波(PWTD)加速技术。  本文第三部分研究了理想介质目标瞬态电磁散射特性的高阶Nystr(o)m的时域体积分方程(TD-VIE)方法。首先,研究了高阶Nystr(o)m的TD-VIE方法相比于传统的基于SWG基函数的TD-VIE方法,在分析非均匀媒质瞬态电磁散射特性时具有的高效性。在此基础上,进一步研究了金属/介质混合目标的瞬态电磁散射特性分析方法,即基于MOT算法的高阶Nystr(o)m的时域体面积分方程(TD-VSIE)方法,并且,将混合场积分方程的策略应用于该TD-VSIE方法,形成了基于MOT算法的高阶Nystr(o)m的时域体面混合场积分方程(TD-VSCFIE)方法,用以改善时域矩阵的性态和时域解的晚时稳定性。  本文第四部研究了复杂媒质瞬态散射特性的高阶Nystr(o)m的TD-VIE方法。首先,研究了几种常见的理想色散模型(如Debye、Lorentz和Drude色散媒质)色散媒质目标的瞬态电磁散射特性,重点研究了在分析色散媒质瞬态电磁散射特性时,高阶Nystr(o)m的TD-VIE方法相比于传统基于SWG基函数的TD-VIE方法,在计算时间和内存消耗方面的高效性。此外,运用高阶Nystr(o)m的TD-VIE方法,进一步研究了分析介电常数具有各向异性特征的磁化等离子体目标的瞬态电磁散射特性,重点研究了在外加任意方向的偏置磁场时,分析磁化等离子体目标的瞬态电磁散射特性的高阶Nystr(o)m的TD-VIE方法的理论和公式推导。
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