摘要：在微波成像诊断准光学设计中对等离子体介质对成像位置的影响进行了研究。采用射线追踪方法,在J-TEXT实验参数条件下,基于冷等离子体近似的色散关系,求解了电子回旋辐射成像(ECEI)诊断的极向成像位置。对比分析了射线追踪相较于传统准光学成像的成像位置的修正效果,发现聚焦位置位于高场侧和高密度等离子体情况下,实际观测位置与准光学设计位置有较大偏差。该修正提高了诊断数据测量的可靠性,优化了微波诊断信号分析。

摘要：在探月任务中,创建月球基地是一项重要任务。为了满足月球基地获取高清晰度视频和科学数据的高速数据传输需求,以及宇航员和月球探测车等设备支持高容量数据速率通信的需求,需要充分利用太赫兹频段的频谱资源。太赫兹频段的频谱资源相对较为丰富,可以提供更大的带宽和更快的通信速率。本文以LUNA月球基地为研究对象,采用信道建模的方法,对该场景下的太赫兹频段信道特性进行了仿真和分析。通过对该信道特性的评估,为未来的月球基地通信系统方案设计提供链路等方面的性能评估。首先本文对LUNA月球基地的工作模块和居住模块的构造进行了详细的研究。采用了射线追踪法和单刃形衍射模型的混合建模方法,建立了一种适用于月球基地内近距离通信场景的多射线信道模型。最终推导出了适用于该场景链路的信道容量模型。其次本文对LUNA月球基地的工作模块LUNA大厅和居住模块FLEXHab进行了建模,并借助太赫兹信道模拟器CloudRT进行信道仿真。对信道的大尺度衰落特性和小尺度衰落特性进行了分析。最后为了估算信道容量,采用了注水功率和等功率分配两种不同的分配方式。所提出的信道模型可用于评估太赫兹频段月球基地内通信系统的性能,并对月球基地通信系统的建设提供理论依据和参考。

摘要：射线追踪方法是在假定地下地层为均匀、连续、层状介质的基础上,利用惠更斯原理、费马原理和斯奈尔定律来计算激发点到接收点的传播路径的方法。当前主流的设计软件射线追踪模块也是基于激发点到接收点的路径计算而编程模拟的。由于常用的射线追踪方法不是基于目标地层的,仅有少数模型软件可以查看指定层段的射线路径,主流设计软件射线追踪模块不能明确给出反射点的有效覆盖次数和确定共反射点(CRP)炮集。为此,在地震波射线传播理论的基础上,研究人员提出了以激发点或接收点为起始点,以共反射点为目标的射线追踪方法,并利用Matlab编程计算不同反射点位置的有效覆盖次数、炮集,用于指导激发点优化,进而实现二维勘探目的层的较均匀采样。

摘要：智慧教室在现代化教学实践起着重要作用,该场景下无线通信链路的可靠性是保证教学质量的关键。智慧教室环境下,无线信号需要无缝覆盖,课桌椅摆放形式灵活,人员遮挡大量存在,建立能够准确描述这些特性的信道模型十分关键。因此本文联合射线追踪信道数据和多层神经网络,构建了支持多元输入和二元输出的智慧教室环境下的信道模型。研究结果表明,与传统模型相比,所提出模型具有更高的准确度。该模型可为智慧教室环境中的无线通信系统设计提供基础参考。

摘要：可视区域(VR)信息可用于降低超大规模多输入多输出(XL-MIMO)系统传输设计复杂度,但现有理论分析与传输设计多基于简化的VR统计分布模型。为评估分析XL-MIMO在实际物理传播场景中的性能,该文公开了XL-MIMO阵列VR空间分布数据集,其由环境参数设置、射线追踪仿真、天线场强数据预处理和VR判定准则等步骤构建。该数据集针对典型城区无线传播场景,建立了用户位置采样与场强数据、VR数据之间的关联,总数据条目数量达上亿级。进一步对其中VR形态、VR分布进行了可视化展示与分析,并以基于VR的XL-MIMO用户接入协议为例,利用该数据集对其在真实传播场景中的性能进行了仿真,为该数据集的应用提供了典型样例。

摘要：为了有效改善井间地震资料的成像范围及精度,同时节约野外采集的成本,并为井间地震复杂波场分离处理提供理论依据,本文提出逐段迭代射线追踪方法对井间地震观测系统进行设计及优化处理.通过分析井间距、炮检点位置变化以及激发与接收排列方式对勘探目标覆盖次数及成像范围的影响,确定适用于研究区的观测系统设计方案.同时利用正演模拟的波场与实际波场进行对比识别井间地震有效波场,为井间地震波场分离工作提供理论依据.模型及实际资料试算表明,本文研究方法能够快速、准确地进行井间地震观测系统方案设计,指导井间地震波场分离工作,为井间地震野外数据采集及处理提供技术保障.

摘要：针对武装直升机的宽带隐身问题,提出利用射线追踪和逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像确定直升机强散射源位置的方法,形成电磁超构材料和磁性材料一体化设计直升机部分强散射源的隐身设计构想,并计算分析了两款隐身材料加载后对整机隐身效果的影响。首先,分析等效媒质理论、射线追踪与ISAR成像原理。然后,通过射线追踪以及ISAR成像的计算,精确且直观地捕获强散射源部位。最后,给出了两款材料的反射系数并分析加载直升机后单站雷达散射截面(Radar cross section,RCS)变化。计算结果表明,两种不同类型隐身材料覆盖直升机强散射源部位后可以达到局部角域范围内RCS缩减的目的,为隐身材料和直升机蒙皮及旋翼的融合设计提供了参考。

摘要：北极航道是指穿过北冰洋,连接大西洋和太平洋的海上航道,北极航道的快速发展对世界政治经济格局将产生深远影响。现有极区单台站短波通信易受极区恶劣空间环境因素的影响,可通率不高,无法对北极航道船舶的安全航行提供可靠保障。本文针对北极航道短波通信保障需求,搭建基于确定性模型的短波通信覆盖区评估理论框架,探究复折射指数射线追踪功率计算方法,进而评估北极航道短波组网通信效应,同时开展了高能粒子沉降等极区电离层扰动对北极航道短波传播效应影响的研究,旨在为短波组网北极航道通信效能评估与站网规划设计提供理论基础。

摘要：针对射线追踪过程中,由于射线数目巨大、部分目标场景复杂,造成计算效率低下的问题,采用线索KD-Tree (K-dimensional tree)空间加速算法,将目标场景进行有序组织,通过对线索KD-Tree进行无堆栈遍历,加快射线与目标场景求交的计算速度。为解决传统方法中,串行计算射线与目标求交过程中造成待遍历射线多的问题,采用图形处理器(graphics processing unit, GPU)在统一计算设备架构(compute unified device architecture, CUDA)平台下并行处理所有射线,加快计算速度。实例仿真计算结果表明,基于线索KD-Tree的射线追踪并行计算相比于串行计算,计算效率提高,获得了很好的加速效果。

摘要：作为6G网络关键候选技术之一的太赫兹通信,其严重的路径损耗和阻塞敏感性对太赫兹信号覆盖范围造成了极大限制。一系列的太赫兹通信覆盖增强技术被提出。为了更好地在实际环境中对覆盖增强技术进行个性化的设计与部署,针对相应太赫兹无线信道展开建模分析。介绍了太赫兹通信的确定性信道建模方法,针对射线追踪(Ray Tracing, RT)方法进行了探讨,阐述了辅助太赫兹通信覆盖增强的相关技术。基于RT方法构建了面向太赫兹通信覆盖增强的确定性信道模型实例,验证了相关技术对太赫兹通信覆盖具有增强的效果,并对建模的相应挑战展开了讨论。对RT方法在未来太赫兹通信技术的应用进行了展望。