電磁應(yīng)用如何與電磁理論相結(jié)合

關(guān)于電磁應(yīng)用如何與電磁理論相結(jié)合建立測(cè)量信號(hào)與被測(cè)參數(shù)的聯(lián)系衛(wèi)星主動(dòng)遙感測(cè)量雷達(dá)回波信號(hào)影響回波信號(hào)大小的因素測(cè)量頻率土壤介電常數(shù)（與土壤濕度&土壤組成相關(guān)）土壤表面幾何模型找出回波信號(hào)～土壤濕度的關(guān)系曲線/表格測(cè)出未知地點(diǎn)的回波信號(hào)，查表得出其濕度第2頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天原始方法密集的地球經(jīng)緯點(diǎn)上人工測(cè)量不同頻率、不同粗糙度表面下，建立雷達(dá)回波與土壤濕度間的關(guān)系表供衛(wèi)星測(cè)量時(shí)使用（在表中找回波信號(hào)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的濕度讀數(shù)）第3頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天原始方法的缺點(diǎn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，周期長(zhǎng)即時(shí)性差第4頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天電磁計(jì)算→信號(hào)～濕度對(duì)應(yīng)表建立土壤表面的粗糙面模型給定不同頻率的雷達(dá)照射、不同濕度的土壤應(yīng)用Maxwell方程建立電磁場(chǎng)積分方程利用快速算法求解電磁積分方程，得出界面電流、磁流分布通過(guò)電流、磁流計(jì)算雷達(dá)回波信號(hào)大小從而建立信號(hào)～濕度對(duì)應(yīng)表第5頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天6ExponentialCorrelationfunction指數(shù)相關(guān)函數(shù)

:譜密度

:

Gaussian

Correlationfunction高斯相關(guān)函數(shù)

:Spectraldensity譜密度

:

ComputerGeneratedRandomRoughSurface電腦生成的隨機(jī)粗糙面

rmsheight=0.5cl=2.5rmsheight=0.5cl=2.5rhscl的物理意義第6頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天電磁積分方程（1）散射場(chǎng)第7頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天電磁積分方程（2）By邊界條件第8頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天積分方程的求解離散化：積分→求和檢驗(yàn)：積分→求和→線性方程組快速算法加速線性方程組的求解第9頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天較模用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證理論建立的回波信號(hào)～土壤濕度的關(guān)系曲線/表格的正確性第10頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天反演/回歸未知地區(qū)的遙測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)正演關(guān)系表，反演其土壤濕度參數(shù)第11頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天其它電磁上的應(yīng)用方法流程與上基本相同第12頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天OutlinesIntroductionChannelmodelingFastfading,slowfading,rangeindexMethodologyMonteCarloSimulationsbasedonfastnumericalsolutionofMaxwellequations:fastmethods:UV-MLP/FMMStatisticalanalysisoffadingonsimulatedwaveformsNumericalResults2Dproblem:(ML/SD/FMMandUV-MLP/FMM) Urbanareawithdistanceover1km(3000wavelengths)atfreq.900MHzComparefadingresultswithwell-knownstatisticaldistributions第13頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天IntroductionChannelmodelinginwirelesscommunicationsPastModelsEmpiricalmodelStochasticmodelRay-tracingmodelKirchhoff(physicaloptics)approximation第14頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天MethodologyMonteCarlosimulationsbasedonnumericalsolutionofMaxwellequationsusingthefastmethods:UV-multi-levelpartitioning/fastmultipolemethod(UV-MLP/FMM)CalculatethescatteredelectromagneticfieldsStatisticalanalysisoffadingbasedonthesimulatedwaveforms第15頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天UV/FastMultipoleMethodIntegralEquationissolvedbyMethodofMoment(MoM)DiscreteintoNunknownsO(N3)inCPU,O(N2)inmemoryFortheUV/FMM,thecomputationalcomplexityandthememoryrequirementarebothO(NlogN)第16頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天UV+FMMPartitioningBlocksstructureofUV-FMM

ThenearinteractionsinFMMonlynamely

thedirect+theUVinhybridmethodasshowninleftgraphsotheCPU&memoryaredecreasedUV-MLP/FMMisappliedtosimulatethe2Durbanbuildingprofilewithlargeheightvariation第17頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天900MHz,UrbanBuildingProfile,2DSimulationGenerateprofile;totaldistance2km,approx.20buildingsBuildingheight8–10mSeparationbetweenbuildings70–90m,randomroughsurfacesbetweenbuildingsCalculatescatteredfieldsusingMaxwellequationsCalculatefieldsat1.5mabovethegroundlevelStatisticalfadinganalysis第18頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天ComputedFieldSolutionsofMaxwellEquationsfrequencyat900MHztotaldistance:2km,approx.20buildingsof8-10mheightlargescaleurbanbuildingprofileno.ofunknown:65,536Fastfading: Extractasmall-area(30λ0)toanalyzeitsstatisticsSlowfading:20realizations Averageoftotalfieldsovershort-rangeofareas(30λ0)Rangeindex:Leastsquarefitlinetoaverageofslowfadingresults第19頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天Comparisonsbetweenthe

twosidesofmatrixequation

第20頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天Frequencyat900MHzAntennaheight=18mabovegroundatx=0mBuildingheight=8-10mrmsheight=1cm,correlationlengthcl=30cmComparewithRayleighandRiceandistributionFastFadingSmall-areaaveragesobtainedbyaveragingoverdiscreteintervalsNLOSpath,788mawayfromthetransmitterLOSpath,45mawayfromthetransmitter第21頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天SlowFading20realizationsat575mawayfromantenna,σ=6.77dBStraightlineislog-normalforcomparison第22頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天RangeIndexPathLoss-Averagefieldwithin30λ0

-Leastsquaresfitline-Rangeindex:2.877(SignalsdecaywithorderofRn

)第23頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天MonteCarloSimulationbasedonnumericalsolutionofMaxwellequationsusingthreefastmethods:

UV-multi-levelpartitioning/fastmultipolemethod(UV-MLP/FMM)

Obtainthe2D(urbanproblem)electromagneticscatteredfieldsandperform