ON BLOCK MATRICES ASSOCIATED WITH DISCRETE TRIGONOMETRIC TRANSFORMS AND THEIR USE IN THE THEORY OF WAVE PROPAGATION

Block matrices associated with discrete Trigonometric transforms （DTT＇s） arise in the mathematical modelling of several applications of wave propagation theory including discretizations of scatterers and radiators with the Method of Moments, the Boundary Element Method, and the Method of Auxiliary Sources. The DTT＇s are represented by the Fourier, Hartley, Cosine, and Sine matrices, which are unitary and offer simultaneous diagonalizations of specific matrix algebras. The main tool for the investigation of the aforementioned wave applications is the efficient inversion of such types of block matrices. To this direction, in this paper we develop an efficient algorithm for the inversion of matrices with U-diagonalizable blocks （U a fixed unitary matrix） by utilizing the U- diagonalization of each block and subsequently a similarity transformation procedure. We determine the developed method＇s computational complexity and point out its high efficiency compared to standard inversion techniques. An implementation of the algorithm in Matlab is given. Several numerical results are presented demonstrating the CPU-time efficiency and accuracy for ill-conditioned matrices of the method. The investigated matrices stem from real-world wave propagation applications.     

基于简单二次函数模型的带线搜索的信赖域算法

基于简单二次函数模型, 结合非精确大步长Armijo线搜索技术, 建立了一个新的求解无约束最优化问题的组合信赖域与线搜索算法, 证明了算法的全局收敛性. 数值例子表明算法是有效的, 适合求解大规模问题.       

Gyrator变换全息图及其在图像加密中的应用

提出了gyrator变换全息图,利用gyrator变换快速算法模拟实现了gyrator变换全息图的产生和再现,并研究了基于相移数字全息的gyrator变换全息图.在此基础上提出了采用正弦相位光栅实现光学图像加密的新方法.该方法利用gyrator变换在相空间的旋转特性,将gyrator变换的角度、光栅的频率及光栅的旋转角度作为加密密钥,并利用两个或两个以上的gyrator变换系统的级联实现图像加密,增加了系统的安全性.依据相移数字全息进行的两个gyrator变换系统级联的仿真实验验证了该方法的可行性、有效性及其良好的安全性能.     

雷诺校正法在煤发热量测定中的应用

介绍雷诺校正法计算煤发热量的原理、算法及应用.方法应用于燃煤发热量计算,结果表明,用雷诺校正法处理煤发热量测定时,其结果优于瑞方公式法和奔特公式法,与国标法相比,分析误差在规定范围内.在文中列出了雷诺校正法处理煤发热量的实用Matlab源程序.     

LDPC码在量子密钥分配多维协商算法中的应用

密钥协商是量子密钥分配(QKD)的重要环节,影响着QKD的密钥率和安全距离.作为一种低信噪比时较为高效的密钥协商方案,多维协商算法被很好地应用在高斯调制连续变量QKD中,延长了通信距离.本文研究了二进制LDPC码在多维协商算法中的应用方案,进而扩展到多进制LDPC码.仿真表明,相比二进制LDPC码,利用多进制LDPC码能够使多维协商性能获得明显增益.     

基于特征分解的红外焦平面非均匀性校正算法

针对目前红外焦平面自适应场景校正算法工程应用的局限,提出了一种基于红外焦平面非均匀性特征分解的场景校正算法。分析了红外焦平面非性匀性构成因素,把其中的高频部分分解成盲点、斑块、行列非均匀性等,把缓慢变化的低频部分分解成梯度渐变非均匀性;分别对各类非均匀性采用不同的校正算法;合并校正结果,得到校正后的图像。实验结果表明,该算法校正精度高、收敛速度快、抑止目标退化能力强,适合工程应用。     

使用改进的形状优化方法设计高均匀度的超导MRI磁体

针对设计带铁磁的超导磁共振成像磁体,提出了一种确定类的优化算法来优化极靴的形状以达到匀场的目的。这种方法集合了灵敏度分析、形状优化的理论和有限元方法计算非线性铁磁材料极靴的配置,来改善两个极靴之间大体积成像区的磁场均匀度。需要指出的是,本优化方法不受极靴初始形状的限制,均可以快速收敛。我们通过一个紧凑型的1.2T双平面磁共振磁体,展示了这种方法。     

X波段过模弯曲圆波导TM01-HE11模式变换器研究

在波束波导和反射面天线的馈源应用中, 为了产生低副瓣且方向图等化的高斯波束, 需要将高功率微波转换为准高斯模HE₁₁模辐射. 本文利用弯曲圆波导可同时从TM₀₁模产生TE₁₁模和TM₁₁模的原理, 提出了采用双弯曲过模圆波导结构直接将TM₀₁转换为HE₁₁的模式变换器, 避免了常规微波领域中首先将TM₀₁转换为TE₁₁再用波纹式或半径渐变式TE₁₁-HE₁₁转换器转换为准高斯波束功率容量不足或尺寸过长的不足. 基于模式耦合理论和Taguchi优化算法对模式变换器的弯曲半径、相移直端长度及引入位置进行了优化, 使输出的TE₁₁和TM₁₁成一定比率, 以组成HE₁₁模式, 并对设计的模式变换器进行了全电磁波仿真分析, 结果表明输出波束的标量高斯含量在9.05–9.8 GHz范围内均高于99%, 理论功率容量可达4.5 GW. 关键词： 高功率微波 模式耦合理论 Taguchi优化算法 模式变换器     

硬X射线光栅微分干涉相衬成像两步相移算法的理论与实验研究

针对硬X射线光栅微分干涉相衬成像在实际应用中对低辐射剂量和快速获取图像的要求, 通过对实验系统的理论分析和参数优化设计, 采用了两步相移算法用于提取物体相位信息. 这种方法可以有效降低X射线对物体的辐射剂量, 大大提高恢复相位信息的速度, 为X射线光栅相衬成像在未来的医疗和工业中的应用奠定基础. 关键词： 光栅干涉 X射线相衬成像 两步相移算法     

基于随机并行梯度下降算法的光束相干合成技术

介绍了随机并行梯度下降算法的基本原理,对算法流程进行了仿真验证,并对其中随机扰动幅度和增益系数两个关键参数进行了仿真分析。分析结果表明,这两个参数存在一个最适区间,只有在此区间内取值时算法才能有效收敛。以仿真分析为依据开展了光纤激光的相干合成实验,结果表明光束相干合成效果显著,有效地验证了仿真分析的结果。