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复杂目标电磁散射的FDTD改进算法与测试技术开题报告
一、选题背景
电磁散射是研究电磁波与物体交互的重要分支领域，其应用范围广泛，如雷达探测、无线通讯、电磁隐身等，因此在军事、航空、航天、通讯、安防等领域都有非常重要的应用。目前，电磁散射研究面临的主要问题是如何准确地描述散射目标的复杂形状和材料，尤其是对具有复杂电磁性质的散射目标进行研究时，传统的数值计算方法往往难以满足精度和效率的要求。
二、研究内容
本研究旨在改进传统FDTD算法，提高其在复杂目标电磁散射问题中的处理能力和精度。主要内容包括：
1.构建具有复杂形状和非均匀材料的散射目标。
2.针对传统FDTD算法中对边界处理的不足，提出利用完美匹配层（PML）进行边界处理的方法，该方法能够更准确地模拟复杂目标的电磁散射。
3.针对传统FDTD算法中计算精度不高的问题，结合多层介质传输线（MTL）理论，提出基于FDTD-MTL算法的改进方法，该方法能够更精确地描述复杂目标的电磁性质，进而提高计算精度。
4.设计并实现针对复杂目标电磁散射的测试系统，通过与理论计算结果的对比验证本研究的算法改进效果。
三、研究意义
本研究针对复杂目标电磁散射问题，提出一种新的FDTD改进算法并设计相应的测试技术，能够更准确地模拟和描述散射目标。该算法具有应用价值，可应用于无线通讯、雷达探测、电磁隐身等领域。同时，本研究对于电磁散射的数值计算方法有一定的理论意义，可为相关领域的研究提供参考。
四、研究方法
1.构建复杂目标的三维模型，包括借助CAD打造目标的三维模型、用MATLAB编写自动化脚本实现模型的导入、对模型进行体网格划分等。
2.设计和实现FDTD算法中使用的PML完美匹配层。
3.基于MTL原理，修改FDTD算法中的差分方程，提高其计算精度。
4.设计并实现复杂目标电磁散射测试系统，包括系统硬件和软件设计。
五、研究计划
第一年：
1.综述电磁散射的数值计算方法和FDTD算法的基本理论。
2.构建简单目标的三维模型和FDTD模拟环境，实现散射数据的计算和结果分析。
3.熟悉使用PML完美匹配层和MTL多层介质模型，试验不同参数下的计算效果。
第二年：
1.借助已建立的FDTD-PML-MTL模型和测试系统设计，构建多种复杂目标的散射计算模型，包拟定针对复杂目标电磁散射的测试方案，并实现测试系统的硬件和软件设计。
2.评估所设计模型和测试方案的计算效果，修正算法中存在的不足。
第三年：
1.设计并实现复杂目标的电磁散射测试，对模型进行改进，比较实验结果与模型计算结果的一致性和可靠性。
2.发布研究成果，撰写论文并提交发表。