基于并行差分法的三维宽角抛物方程电波传播模型研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61901532
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0119.电磁场与波
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Along with the rapid development of modern wireless communication, predicting the radio wave propagation characteristic has become an important research topic.The parabolic equation method has been widely used in modeling radio propagation in troposphere, for it can deal with simultaneously the irregular terrain and in-homogeneous atmosphere. However, the conventional parabolic equation method has the limitation of propagation angles and computational accuracy . .In this project, a new radio propagation model of three-dimensional wide angle parabolic equation based parallel difference algorithms will be designed. Predicting accurately the radio wave propagation characteristic will be realized in complicated environment. Through optimizing parameters of pseudo-differential operator, the propagation angles will be increased. High-order finite difference method will be applied to improve the computational accuracy. By using of parallel algorithm to solve pentadiagonal linear equations, the calculation efficiency will be improved greatly. Finally, we will study the inverse model based on three-dimensional two-way parabolic equation, which provide a new method to target location in complicated environment. And the effects that different environments take on the precision of target localization are analyzed. The research would be benefit to the development of the theory of computational electromagnetics, and to the improvement of practical engineering.
随着无线电技术的迅速发展,复杂环境电波传播预测已经成为一个重要的研究课题。抛物方程法能够同时处理不规则地表和不均匀大气对电波的影响,被广泛的应用于对流层电波传播特性的计算中。然而,传统的抛物方程法具有传播角度偏小、计算精度偏低等缺陷。.本项目提出了一种新型的基于并行差分法的三维宽角抛物方程传播模型,可实现复杂环境中电波传播特性的精确预测。通过优化参数来提高伪微分算子的逼近精度,令抛物方程的传播角度不断增大;采用高阶有限差分法进行数值求解,提高了三维抛物方程的计算精度;通过基于OpenMP的多线程技术,实现了求解五对角线性方程组的并行算法,使三维抛物方程的计算效率显著提高。最后,研究了基于三维双向抛物方程的逆绕射模型,为复杂环境中目标的探测与定位提供了一种新方法,并探讨了不规则地表和不均匀大气等环境因素对定位精度的影响。这些研究不仅对发展计算电磁学理论是非常必要的,还具有极大的工程应用价值。

结项摘要

近些年来,电磁波技术的快速发展不仅给人类的生产与生活带来了诸多便利,还成为现代化电子战中制胜的关键,具有重要的民用和军用价值。如何高效地预测复杂环境中电磁波传播分布特性一直是电磁学领域研究的重点方向。抛物方程法由于其独特的优势被广泛地应用于求解对流层大尺度电波传播问题。然而,现有的抛物方程模型都是基于傅里叶算法的,无法精确地模拟复杂环境中的电磁波传播问题。本项目开展基于并行差分法的三维抛物方程电波传播模型的研究,通过优化伪微分算子提高了三维抛物方程的最大传播角度;通过Sherman-Morrison分解法求解对角矩阵提升了三维抛物方程的计算效率。采用分段线性地形变换法对不规则地表环境进行建模;采用Weierstrass改进分形理论对粗糙海面环境进行建模;采用改进的Debye−Cole双频散模型对森林植被环境进行建模,最终实现了复杂环境中远距离电磁波传播分布特性的高效预测,揭示了地理与气象等环境因素对电磁波传播分布特性的影响机理,研究成果对通信、雷达、遥感、定位等系统具有极大的工程应用价值。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
Two-Way Parabolic Equation Method for Radio Propagation Over Rough Sea Surface
粗糙海面无线电传播的双向抛物方程法
  • DOI:
    10.1109/tap.2020.2975288
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Guo Qi;Long Yunliang
  • 通讯作者:
    Long Yunliang

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其他文献

演化经济地理视角下的技术关联研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    地理科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭琪;贺灿飞
  • 通讯作者:
    贺灿飞
黄连素通过SOCS1减轻Aβ淀粉样蛋白诱导的小胶质细胞激活
  • DOI:
    10.13241/j.cnki.pmb.2019.07.005
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    现代生物医学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    鲍和;王晨;杭建峰;王志刚;李楠;郭琪
  • 通讯作者:
    郭琪
应用Luminex xMAP 液相芯片技术研究 miRNAs 对THP-1细胞产生细胞因子的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中华微生物学和免疫学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    桂连;张倩倩;蔡燕;郭琪;黄俊琪
  • 通讯作者:
    黄俊琪
装配式混凝土框架-Y形偏心钢支撑结构体系抗震性能研究
  • DOI:
    10.13577/j.jnd.2020.0516
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    自然灾害学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭琪;姜俊;胡淑军;熊进刚;宋固全
  • 通讯作者:
    宋固全
SSR分子标记在牡丹亲缘关系研究中的应用与研究进展
  • DOI:
    10.1016/j.atmosenv.2015.05.010
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭琪;郭大龙;郭丽丽;张琳;侯小改
  • 通讯作者:
    侯小改

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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