动态海面舰船目标与箔条云复合散射理论建模与耦合机理分析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61871457
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    67.0万
  • 负责人：
    郭立新
  • 依托单位：
    西安电子科技大学
  • 学科分类：
    F0119.电磁场与波
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Chaff, as an important jamming device in passive electronic countermeasures, poses a direct threat to the operational effectiveness of radar system in the actual ocean environment. This project aimed at the bottleneck problem of the electromagnetic modeling for the chaff jamming on the shipborne platform, carrying out the investigation of composite scattering theorical modeling and coupling mechanism of the dynamic sea surface with ship and chaff cloud by the way of combining the electromagnetic theory modeling and experiment. The Vector Transmission Theory, Semi-deterministic Surface Element Method, SBR/PTD and multipath thought are used to solve the chaff cloud scattering in the complex flows, sea surface scattering, ship scattering and the coupling scattering of sea surface, ship and chaff cloud. Meanwhile, the OpenGL, space division technology and Kd-tree are adopted to accelerate the simulation speed, then the composite scattering from dynamic sea surface with ship and dynamic chaff cloud is constructed, where the multipath and shadowing effect are considered. The accuracy of the composite model is validated by comparing with the experimental data. The influences of radar parameter, sea condition, ship parameter and chaff parameter on the scattering echoes of composite scattering are analyzed, revealing the complex coupling scattering mechanism of sea surface, ship and chaff cloud. Furthermore, the comprehensive evaluation of chaff jamming on the shipborne platform is carried out. The project will provide the theorical basis and technical support for the detection and identification of ship targets on the sea surface.
箔条作为无源电子对抗中的重要干扰器材，对实际海洋环境中雷达系统的作战效能造成直接威胁。本项目针对舰载平台箔条干扰电磁仿真建模的瓶颈问题，通过电磁理论建模与实验验证相结合的途径开展动态海面舰船目标与箔条云复合电磁散射理论建模及耦合机理研究。分别采用矢量传输理论、半确定面元法、SBR/PTD及多路径思想求解复杂流场中箔条云散射、海面散射、舰船目标散射以及海面、舰船目标和箔条云之间的耦合散射。结合OpenGL、空间划分技术、Kd-tree等加速技术，建立考虑多径和遮蔽效应时动态海面舰船目标与运动箔条云的复合散射模型，通过与实验测量数据对比验证模型的正确性；分析雷达参数、海况参数、舰船参数以及箔条参数等对动态海面舰船目标与箔条云复合散射回波的影响，揭示海面、舰船目标与箔条云之间复杂的耦合散射机理，并开展舰载平台箔条干扰综合评估，为海上舰船目标探测和识别等提供一定理论依据和技术支撑。

结项摘要

箔条作为重要无源对抗手段，对海战雷达系统造成直接威胁，箔条干扰使下视雷达难以准确探测舰船目标。因此，认识并掌握复杂海洋环境下舰船目标与箔条云复合电磁散射特性及耦合机理等科学问题，是进一步优化雷达系统，提高雷达导引头抗干扰能力，有效滤除箔条干扰的前提将为提升复杂海洋环境下舰船目标探测、识别等能力提供理论支撑。主要研究内容、重要结果和科学意义等如下：.在箔条云几何建模方面：本项目使用NS方程、SVM方法在国内首次实现了复杂流场中喷射式、爆炸式箔条云空间数密度及箔条指向特性的精确建模，该研究将为复杂流场中随机电小散射体几何建模提供理论支撑，也为真实场景箔条云的精确几何模型提取复现提供算法依据。.在箔条云与海面、舰船复合电磁散射计算及耦合机理分析等方面：.(1)使用基于GPU加速的SBR算法完成舰船及其与海面复合散射计算，实现了真实海场景舰船电磁散射快速准确计算，为海上目标雷达特性研究提供理论支撑；.(2)使用VRT算法完成了亿万根级箔条云散射特性的快速计算，计算能力达到国内外领先水平，实现了大规模随机电小粒子群散射特性快速表征，为典型箔条干扰物设计及其投放策略优化制定提供理论支撑；.(3)使用VRT+Monte Carlo算法对SBR与VRT进行统计改写，结合粒子化思想和射线追踪理论首次实现了箔条云、海面、舰船复合电磁散射快速计算，揭示了三者能量耦合机理。为确定性目标与随机电小散射体群的复合散射计算提供了重要的理论支撑，同时为导引头的抗干扰研究提供了场景依据及数据支持。.在散射实验设计与实践方面：结合内外场地物散射测量理论，提出了插丝理论支持下的可控箔条云模型制作方法，在国内外首次使用低散射衬底进行爆炸型、箔条走廊箔条云几何模型制作；在国内外率先突破箔条云散射矩阵、箔条云与空气混合介电常数测量等关键参数测量技术。该研究为随机电小散射体测量、随机粒子团的媒质属性测量提供了理论与实践支撑，也为箔条云及其与目标、海面复合散射计算理论校验提供坚实实验基础。

项目成果

期刊论文数量（35）
专著数量（1）
科研奖励数量（10）
会议论文数量（37）
专利数量（19）
A Study of Composite Scattering Characteristics of Movable/Rotatable Targets and a Rough Sea Surface Using an Efficient Numerical Algorithm
使用高效数值算法研究可移动/可旋转目标和粗糙海面的复合散射特性
  • DOI：
    10.1109/tap.2020.3044661
  • 发表时间：
    2021-07
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Antennas and Propagation
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Liang Yu;Guo Li Xin
  • 通讯作者：
    Guo Li Xin
Application of Compressive Sensing in Solving Monostatic Scattering Problems
压缩感知在解决单站散射问题中的应用
  • DOI：
    10.1155/2019/8595104
  • 发表时间：
    2019-01
  • 期刊：
    International Journal of Antennas and Propagation
  • 影响因子：
    1.5
  • 作者：
    ShuiRong Chai;LiXin Guo;Lin Li
  • 通讯作者：
    Lin Li
ISAR Image Algorithm Using Time-Domain Scattering Echo Simulated by TDPO Method
TDPO法模拟时域散射回波的ISAR图像算法
  • DOI：
    10.1109/lawp.2020.3000660
  • 发表时间：
    2020-08-01
  • 期刊：
    IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Guo, Guangbin;Guo, Lixin;Wang, Rui
  • 通讯作者：
    Wang, Rui
Efficient RCS Prediction of the Conducting Target Based on Physics-Inspired Machine Learning and Experimental Design
基于物理启发的机器学习和实验设计的传导目标的高效 RCS 预测
  • DOI：
    10.1109/tap.2020.3027594
  • 发表时间：
    2021-04-01
  • 期刊：
    IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Xiao，Donghai;Guo，Lixin;Hou，Muyu
  • 通讯作者：
    Hou，Muyu
Scattering Prediction of Target Above Layered Rough Surface Based on Time-Domain Ray Tracing Modeling
基于时域射线追踪模型的层状粗糙表面上目标散射预测
  • DOI：
    10.1109/tap.2020.3030914
  • 发表时间：
    2021-05
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Antennas and Propagation
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Wang Rui;Guo Guangbin;He Zhiyuan;Guo Lixin
  • 通讯作者：
    Guo Lixin

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其他文献

Compact Corrugated Plate for Double-Sided Contactless Waveguide Flange
用于双面非接触式波导法兰的紧凑型波纹板
  • DOI：
    10.1109/lmwc.2020.3042279
  • 发表时间：
    2021-02
  • 期刊：
    IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    孙冬全;陈翔;郭立新
  • 通讯作者：
    郭立新
振动载荷下不同入路腰椎椎间融合术的生物力学研究
  • DOI：
    10.7507/1001-5515.202102010
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    生物医学工程学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    范威;张驰;王庆东;张东祥;郭立新
  • 通讯作者：
    郭立新
厌氧颗粒模型的研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    杭州师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘甲红;张倩倩;吴凯;杨毕娥;郭立新;金仁村
  • 通讯作者：
    金仁村
LY12铝合金表面喷射式微弧氧化工艺研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    材料热处理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    贾德昌;周玉;韩晓东;王亚明;郭立新;欧阳家虎
  • 通讯作者：
    欧阳家虎
非线性模型在椎间盘黏弹性特性分析中的应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    医用生物力学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李睿;郭立新
  • 通讯作者：
    郭立新

其他文献

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郭立新的其他基金

新型数值方法和高频算法混合集成技术
  • 批准号：
    62231021
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    291 万元
  • 项目类别：
    重点项目
临近空间飞行器及伴生烧蚀扩散物电磁和光学特性研究
  • 批准号：
    U20B2059
  • 批准年份：
    2020
  • 资助金额：
    254 万元
  • 项目类别：
    联合基金项目
临近空间高超声速飞行器等离子体鞘套与电磁波相互作用机理及电磁散射理论建模研究
  • 批准号：
    61431010
  • 批准年份：
    2014
  • 资助金额：
    360.0 万元
  • 项目类别：
    重点项目
实际复杂海洋环境下目标的电磁散射与逆散射特征研究
  • 批准号：
    60971067
  • 批准年份：
    2009
  • 资助金额：
    31.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
实际海背景中目标的复合电磁散射与预报模型研究
  • 批准号：
    60571058
  • 批准年份：
    2005
  • 资助金额：
    25.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目
海背景与目标复合模型的电磁散射研究
  • 批准号：
    60101001
  • 批准年份：
    2001
  • 资助金额：
    18.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号：
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  • 批准年份：
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  • 资助金额：
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  • 项目类别：
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相似海外基金

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  • 批准号：
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  • 财政年份：
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  • 资助金额：
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  • 项目类别：
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AI项目解读示例

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

        graph TD
          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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