基于压缩感知的目标频空电磁散射特性快速分析-论文.pdf

《基于压缩感知的目标频空电磁散射特性快速分析-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．63，No．17(2014)170301基于压缩感知的目标频空电磁散射特性快速分析术陈明／~1)t王时文)2)马韬2)吴先良)2)1)(合肥师范学院电子信息工程学院，合肥230601)2)(安徽大学电子信息工程学院，合肥230039)(2014年2月20日收到；2014年4月28日收到修改稿)矩量法是求解目标电磁散射问题的一种常用数值方法，因其精度较高而被广泛应用．应用矩量法求解目标频空电磁散射特性时，随着入射波的角度和频率的变化，需要间隔很小的角度和频率步长反复求解矩量法

2、生成的矩阵方程，运算量极大．为解决此类问题，本文结合压缩感知理论和渐近波形估计形成一种新的有效计算方法．首先，基于压缩感知理论引入一种富含空间信息的新型入射源，其次，在该入射源照射下应用渐近波形估计技术求解，从而快速实现目标频空电磁散射特性分析．关键词：电磁散射，矩量法，压缩感知，渐近波形估计PACS：03．50．De，02．10．Y】1，42．25．Bs，42．25．FXDOI：10．7498／aps．63．170301入射角度和频率间隔进行反复计算，这将耗费大量1引言的计算机资源．文献【13】基于几何绕射(GT

3、D)这一高频计算模型，利用三次样条插值快速实现了目作为数值求解积分方程的有效技术，矩量法因标的频空分析．其较高的计算精度而被广泛应用于电磁散射和辐本文将首先基于压缩感知理论[141l5]构建一种射问题的计算【，．由于全耦合计算以及频域方法富含空间信息的电磁场激励源，通过此类激励源的本身的限制等因素，矩量法将电磁场积分方程转数次照射，应用矩量法计算可得表面感应电流的观化为稠密的矩阵方程进行求解[3】．在电大目标分测值，进而可通过恢复算法获得不同入射角下目标析、宽频电磁响应、不同入射方向下的电磁散射计表面感应电流．其次

4、，引入渐近波形估计技术，结算等方面存在较大改进空间．近年来，围绕电大目合新型电磁场激励源和稀疏变换，获得宽频带情况标电磁特性分析，人们在矩量法的基础上提出了很下感应电流的观测值，最终恢复出不同入射角度和多快速算法，其中具有代表性的有快速多极子技入射频率下目标表面的真实感应电流，从而形成一术(FMM)【4】、自适应积分算法(AIM)【5】、共轭梯度种适用于目标频空电磁散射特性分析的新的有效快速傅里叶变换法(CG—FFT)[6】等；围绕宽频响应计算方法．分析，基于矩量法有模基参数估计fMBPE)[7】、渐近波形估计(A

5、WE)【8]和预条件矩阵插值扫频法[9】2理论等；在不同入射方向下的电磁散射的计算方面有插值和逼近方法[10,ii]和对激励向量进行低阶压缩的应用矩量法可将电磁场积分方程转化为如下方法[12]等．目标频空电磁散射特性分析一直是一形式的矩阵方程：个难点课题，在传统矩量法计算中，需要以较小的Z(k)X(k，)：v(k，)，(1)教育部科学技术研究重点项目(批准号：212081)，安徽省学术技术带头人活动经费和安徽省自然科学基金f批准号：1408085QF104)资助的课题．t通讯作者．E—mail：chenms~ust

6、c．edu．cn@2014中国物理学会ChinesePhysicalSocietyt印：／／wulixb．纫hy．ac．cn170301．1物理学报ActaPhys．Sin。Vo1．63，No．17(2014)170301式中为激励向量，Z为稠密的阻抗矩阵，k为入获得感应电流的一组观测值，其过程所产生的随机射波的波数，为入射角度．由此可以看出，在分数组恰好形成压缩感知中的观测矩阵，析目标频空电磁散射特性时，后或每改变一次，就Cl1C12C13’‘‘CIL会产生一个新的稠密矩阵方程，造成大量的反复计C21C22C23

7、‘‘’C2L算，使得矩量法的弱势凸显．：●●●●-为计算不同入射方向激励下的散射问题，引入●●●●●压缩感知理论，其执行过程分为稀疏变换、观测和CMICM2CM3’‘CML恢复这三个过程．压缩感知原理过程描述如下：当考虑电流信号在原始空间非稀疏的情况，则引入首先，获得信号的稀疏表示稀疏变换，在变换域内实现有效观测，实际操作中X=T可将(7)式改为，(2)其中砂为变换矩阵，口为的稀疏表示．C11C12C13’‘‘C1L其次，设计一个平稳、与变换基不相关的MXLC21C22C23‘。C2LACS：：维的观测矩阵，对OL

8、进行观测●●●●●●●●●●YM×1：M×LOlL×1=CM×LCL×LXLx1CM1CM2CM3⋯CML：LXL×17(3)××L．(8)其中L=MxLLL，在实际操作中正是依为优化计算效率，对于非稀疏，，的，．．．电．．。．流．．．。，。．．需．．．．一一／『』7』靠A同时实现对信号的压缩、采样．，L，L／L，构建变换矩阵×L=⋯L)，获：得最后，进行信