第一篇：雷達(dá)系統(tǒng)仿真?zhèn)€人總結(jié)

第一章

1、雷達(dá)的基本任務(wù)可以概括為：探測(cè)、定位、成像、識(shí)別。

2、系統(tǒng)仿真的定義: 系統(tǒng)仿真就是進(jìn)行模型試驗(yàn)，通過(guò)系統(tǒng)模型的試驗(yàn)去研究一個(gè)已經(jīng)存在的或正在設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)的過(guò)程。這個(gè)模型是對(duì)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化提煉，能反映問題的本質(zhì)或主要矛盾，這種建立在模型系統(tǒng)上的試驗(yàn)技術(shù)稱之為仿真技術(shù)。

3、系統(tǒng)模型：是系統(tǒng)某種特定性能的一種抽象形式。

系統(tǒng)模型實(shí)質(zhì)是一個(gè)由研究目的所確定的，關(guān)于系統(tǒng)某一方面本質(zhì)屬性的抽象和簡(jiǎn)化，并以某種形式來(lái)描述。

模型可以描述系統(tǒng)的本質(zhì)和內(nèi)在的關(guān)系，通過(guò)對(duì)模型的分析研究，達(dá)到對(duì)原型系統(tǒng)的了解。系統(tǒng)模型的建立是系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)。

4、計(jì)算機(jī)仿真的步驟：1）模型建立階段：系統(tǒng)分析與描述、建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

2）模型轉(zhuǎn)換階段：數(shù)據(jù)收集、建立系統(tǒng)的仿真模型、模型驗(yàn)證、模型確認(rèn)

3）模型試驗(yàn)階段：試驗(yàn)設(shè)計(jì)、仿真運(yùn)行研究、仿真結(jié)果分析

清楚仿真每一步步驟，知道關(guān)鍵步驟。

請(qǐng)簡(jiǎn)述系統(tǒng)仿真、系統(tǒng)模型的概念以及系統(tǒng)仿真的步驟。

第二章

1、蒙特卡洛方法，也叫隨機(jī)抽樣法或統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法，又稱計(jì)算機(jī)隨機(jī)模擬方法，其基本原理是事件發(fā)生的“頻率”來(lái)決定事件的“概率”。

2、蒙特卡洛（Monte Carlo）方法實(shí)現(xiàn)步驟：構(gòu)造或描述概率過(guò)程、實(shí)現(xiàn)從已知概率分布抽樣、建立各種估計(jì)量。

3、蒙特卡洛方法的理論基礎(chǔ)是概率論中的基本定律——大數(shù)定律。

4、重要抽樣技術(shù)——小概率事件仿真。重要抽樣技術(shù)的基本思想：通過(guò)尺度變換（Change of Measure，CM）來(lái)修改決定仿真輸出結(jié)果的概率測(cè)度，使本來(lái)發(fā)生概率很小的稀有事件頻繁發(fā)生，從而加快仿真速度，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)得到稀有事件。

5、重要抽樣技術(shù)利用修改了的概率密度函數(shù)進(jìn)行抽樣，得到以較高概率出現(xiàn)的樣本，然后通過(guò)對(duì)其輸出結(jié)果加權(quán)來(lái)補(bǔ)償由修改密度函數(shù)帶來(lái)的偏差。按以上思路，可以在較短的時(shí)間內(nèi)得到稀有事件。

6、請(qǐng)按照蒙特卡洛方法的步驟計(jì)算下面的積分，并用數(shù)學(xué)公式解釋重要抽樣技術(shù)的思想。

清楚蒙特卡洛定義。仿真是蒙特卡洛的應(yīng)用，給題目，怎么用蒙特卡

洛實(shí)現(xiàn)。概念、實(shí)施過(guò)程，定積分

第三章

1、均勻分布白噪聲的產(chǎn)生：物理方法——真隨機(jī)數(shù)；數(shù)學(xué)方法——偽隨機(jī)數(shù)，包括：線性同余法、聯(lián)合法（組合發(fā)生器）、反饋位移寄存器法。

2、非均勻分布白噪聲的產(chǎn)生：理論方法：反變換法、舍選抽樣法、復(fù)合法、變換法、查表法。

3、反變換法：由已知的分布函數(shù)r = F(x)反過(guò)來(lái)求x = F-1(r)。

4、變換法：利用變換關(guān)系從一種分布的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生另一種分布的隨機(jī)數(shù)。反變換法是此法特例。

請(qǐng)解釋一下變換法與反變換法的區(qū)別與聯(lián)系。

第四章

1、隨機(jī)矢量的定義

2、隨機(jī)矢量抽樣

隨機(jī)矢量用協(xié)方差陣描述各變量之間的相關(guān)性。若視隨機(jī)矢量的一次抽樣為一隨機(jī)序列，則它可以仿真相關(guān)隨機(jī)序列。

缺點(diǎn)：當(dāng)N很大時(shí)其計(jì)算量非常大，一般情況僅具有理論意義。

3、線性濾波法（產(chǎn)生高斯色噪聲）：理論基礎(chǔ)——概率分布要求、功率譜密度要求

4、概率分布要求的物理解釋：由高斯隨機(jī)變量性質(zhì)知：n維高斯隨機(jī)變量的線性組合仍為高斯分布，因此Y(t)是高斯分布的。顯然Y(t)在任意m個(gè)時(shí)刻取值構(gòu)成的m個(gè)隨機(jī)變量都可看成輸入隨機(jī)過(guò)程X(t)的n(無(wú)窮)維高斯變量線性變換所得，這樣m個(gè)隨機(jī)變量間僅存在線性相關(guān)關(guān)系，故它們服從m維高斯分布，即輸出Y(t)是高斯過(guò)程。只要求得系統(tǒng)的輸出均值及相關(guān)函數(shù)集合，即可得到輸出隨機(jī)過(guò)程的多維概率密度函數(shù)。

5、功率譜密度要求的解釋：輸出隨機(jī)過(guò)程的功率譜形狀主要取決于系統(tǒng)的幅頻特性，這樣為產(chǎn)生特定相關(guān)特性(特定功率譜密度)的隨機(jī)過(guò)程，可將白噪聲通過(guò)一個(gè)特定的線性系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生

4、ARMA模型——產(chǎn)生實(shí)高斯色噪聲

5、復(fù)高斯白噪聲線性濾波法——產(chǎn)生復(fù)高斯色噪聲

6、功率譜密度逆變換——產(chǎn)生復(fù)色噪聲

請(qǐng)解釋線性濾波法的原理并畫出框圖，解釋一下兩個(gè)約束條件。

第五章

1、相關(guān)傳遞法：可以使一個(gè)隨機(jī)序列的相關(guān)特性傳遞給另一個(gè)隨機(jī)序列。

具體過(guò)程：只要使第一個(gè)序列具有所要求的振幅分布，第二個(gè)序列具有規(guī)定的相關(guān)特性，通過(guò)使第一個(gè)序列按第二個(gè)序列的大小次序排列就可使前者同時(shí)具有規(guī)定的概率密度函數(shù)和相關(guān)特性。

解釋：概率分布是隨機(jī)序列值大小的總體描述而與其排列次序無(wú)關(guān)，而自相關(guān)特性不僅與隨機(jī)序列值大小有關(guān)，更取決于序列值的相對(duì)位置，因此概率分布特性與自相關(guān)特性是兩個(gè)截然不同、完全無(wú)關(guān)的概念，可以分別單獨(dú)考慮實(shí)現(xiàn)。

2、ZMNL方法的思想：首先通過(guò)線性濾波產(chǎn)生相關(guān)高斯隨機(jī)過(guò)程，然后經(jīng)過(guò)某種非線性變換得到所要求的相關(guān)隨機(jī)序列。

3、ZMNL中線性變換產(chǎn)生特定的PSD，非線性變換產(chǎn)生特定的PDF

4、SIRP方法是一種外生模型，它允許對(duì)雜波的邊緣概率密度函數(shù)和自相關(guān)函數(shù)獨(dú)立進(jìn)行控制，從而克服了ZMNL方法中非線性變換對(duì)相關(guān)函數(shù)的影響?；舅悸肥牵簩⒏咚拱自肼曅蛄衱?k?經(jīng)過(guò)一個(gè)線性系統(tǒng)H?z?，得到一個(gè)相關(guān)高斯隨機(jī)序列y?k?，然后用特定的概率密度函數(shù)的隨機(jī)序列s?k?進(jìn)行調(diào)制即得到所需的序列x?k?。其產(chǎn)生框圖為： w?k?s?k?H?z?yx?k?

請(qǐng)解釋zmnl 方法的原理以及框圖

第六章

1、正交雙通道處理的定義：中頻回波信號(hào)經(jīng)過(guò)兩個(gè)相似的支路分別處理，其差別僅是其基準(zhǔn)的相參電壓相位差900，這兩路稱為： 同相支路(Inphase Channel)——I支路 正交支路(Quadrature Channel)——Q支路

2、正交雙通道處理框圖

3、復(fù)非高斯色噪聲的產(chǎn)生：零記憶非線性變換法(ZMNL)、球不變隨機(jī)過(guò)程法(SIRP)、幅相分離法(APSM)請(qǐng)解釋復(fù)色噪聲產(chǎn)生的難點(diǎn)

對(duì)數(shù)正態(tài)不能由球不變法產(chǎn)生，原因:對(duì)數(shù)正態(tài)的PDF不滿足SIRP隨機(jī)過(guò)程PDF性質(zhì)(積分表達(dá)式)

第七章

了解概念

第八章

1、概率分布的三種基本參數(shù)：位置參數(shù)、比例參數(shù)、形狀參數(shù)。

2、做直方圖的步驟如下：

1、將數(shù)據(jù)x1,x2,?,xN分組 先求數(shù)據(jù)的xmax、xmin，再取邊界點(diǎn)a??xmin?和b??xmax?。將?a,b?k等分得分界點(diǎn)a?a0?a1?a2???al???ak?b，其中ai?ai?1?

2、統(tǒng)計(jì)落入每一子區(qū)間的數(shù)據(jù)頻率fi?b?a,i?1,2,?,k。kMi，Mi為落入每一子區(qū)間數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)。N3、據(jù)區(qū)間分界點(diǎn)及每個(gè)子區(qū)間數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)畫出直方圖。

3、參數(shù)點(diǎn)估計(jì)的基本要求：無(wú)偏估計(jì)、有效估計(jì)

4、參數(shù)估計(jì)方法：矩估計(jì)法（優(yōu)點(diǎn)是方便，但大樣本下其精度不如極大似然估計(jì)）、極大似然法（一致、不變、漸近無(wú)偏估計(jì)）

5、直方圖的改進(jìn)：核函數(shù)估計(jì)、近鄰估計(jì)

公式不做要求，概念要知道。無(wú)偏估計(jì)、有效估計(jì)舉例子、結(jié)果

第九章

1、由樣本尋找T及其漸近分布的兩個(gè)基本方法：概率論中的中心極限定理、概率統(tǒng)計(jì)中的皮爾遜卡方檢驗(yàn)。

2、3、擬合性檢驗(yàn)——概率密度函數(shù)——PDF（1）卡方檢驗(yàn)

*（2）柯爾莫哥洛夫—斯米爾諾檢驗(yàn)（K-S檢驗(yàn)）：小樣本，只適用于連續(xù)分布函數(shù)

*（3）正態(tài)性檢驗(yàn)——特殊方法

4、?2檢驗(yàn)是關(guān)于試驗(yàn)頻數(shù)與理論頻數(shù)有無(wú)顯著差異的檢驗(yàn)，即檢驗(yàn)直方圖與所擬合的理論密度函數(shù)之間的差異是否顯著。將所擬合的分布的取值范圍分為k個(gè)區(qū)間：[a0,a1]、[a1,a2]、…、[ak?1,ak]。若取值范圍為(??,?)，則取第一區(qū)間為(??,a1]，最末區(qū)間為[ak?1,?)。設(shè)N點(diǎn)數(shù)據(jù)x1，x2，…，xN落入第i個(gè)區(qū)間的頻數(shù)為Mi，所選擇的理論分布在第i個(gè)區(qū)間取值的概率為pi，即理論頻數(shù)Ti?Npi，則 k(Mi?Ti)2(Mi?Npi)2????? TiNpii?1i?12k當(dāng)N??時(shí)?2~?2(k?l?1)，l為用數(shù)據(jù)估計(jì)參數(shù)個(gè)數(shù)。此法關(guān)鍵在于選擇子區(qū)間數(shù)，它與數(shù)據(jù)、樣本容量、所擬合的概率分布等有關(guān)。

5、獨(dú)立性檢驗(yàn)——白噪聲——PSD 自相關(guān)函數(shù)估計(jì)：定義法（時(shí)域法）、間接法（頻域法）

功率譜密度估計(jì)：直接法（周期圖法）、間接法（按定義）、現(xiàn)代譜估計(jì)方法

6、不相關(guān)性檢驗(yàn)針對(duì)白噪聲進(jìn)行的，而相關(guān)性檢驗(yàn)則是針對(duì)色噪聲而言的，一般意義上講，不相關(guān)性檢驗(yàn)可視為相關(guān)性檢驗(yàn)的一種特例。

7、相關(guān)性檢驗(yàn)——色噪聲

功率譜比值法、自相關(guān)求差法、白化法——待深入研究。請(qǐng)敘述直方圖估計(jì)和卡方檢驗(yàn)的步驟，并解釋相關(guān)性檢驗(yàn)的目的 和方法。

第十章

1、等間距線性陣列模型

2、陣列信號(hào)的空時(shí)等價(jià)性

將空域陣列對(duì)單目標(biāo)回波的采樣序列amexp[jmψr]=amexp[j2π(cosφr)(md/λ)]與時(shí)域單頻信號(hào)的采樣序列形式snexp[j2πfsn?t]相比較，得到如下空時(shí)對(duì)偶特性：

3、請(qǐng)解釋陣列信號(hào)的時(shí)空等價(jià)性以及幅度加權(quán)和相位加權(quán)。

第十一章

1、雷達(dá)系統(tǒng)仿真：類比模擬（物理仿真）、數(shù)字計(jì)算機(jī)模擬（數(shù)字仿真）

2、數(shù)字仿真分為：功能仿真——實(shí)信號(hào)、相參視頻信號(hào)仿真——復(fù)信號(hào)(目標(biāo)回波+雜波+噪聲)

請(qǐng)敘述雷達(dá)系統(tǒng)仿真、雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)字仿真的分類以及常用的目標(biāo) 散射特性

各種分布的噪聲的產(chǎn)生方法

1、均勻分布白噪聲的產(chǎn)生：物理方法——真隨機(jī)數(shù)；數(shù)學(xué)方法——偽隨機(jī)數(shù)，包括：線性同余法、聯(lián)合法（組合發(fā)生器）、反饋位移寄存器法。

2、非均勻分布白噪聲的產(chǎn)生：反變換法、舍選抽樣法、復(fù)合法、變換法、查表法。

3、高斯色噪聲的產(chǎn)生：線性濾波法

4、實(shí)高斯色噪聲的產(chǎn)生：ARMA模型

5、復(fù)高斯色噪聲的產(chǎn)生：復(fù)高斯白噪聲線性濾波法；時(shí)域?yàn)V波法、頻域逆變換法（后兩個(gè)是第六章的）

6、復(fù)色噪聲的產(chǎn)生：功率譜密度逆變換

7、非高斯色噪聲的產(chǎn)生：相關(guān)傳遞法、零記憶非線性變換法ZMNL、球不變隨機(jī)過(guò)程法SIRP

8、復(fù)非高斯色噪聲的產(chǎn)生：零記憶非線性變換法(ZMNL)、球不變隨機(jī)過(guò)程法(SIRP)、幅相分離法(APSM)

第二篇：微波雷達(dá)系統(tǒng)介紹

微波雷達(dá)系統(tǒng)介紹

摘要：首先介紹了雷達(dá)的基本工作原理，對(duì)雷達(dá)的基本參數(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的說(shuō)明，而后對(duì)雷達(dá)中用到的微波器件做了說(shuō)明，主要介紹了兩種雷達(dá)結(jié)構(gòu)，最后對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單總結(jié)。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；微波 0前言

20世紀(jì)40年代，電磁波被用于發(fā)現(xiàn)目標(biāo)和測(cè)量目標(biāo)的距離，稱之為“無(wú)線電探測(cè)和測(cè)距”（radio detecting and ranging），取這幾個(gè)英文字母便構(gòu)成radar（雷達(dá)）一詞。按照IEEE的標(biāo)準(zhǔn)定義[1]，雷達(dá)是通過(guò)發(fā)射電磁波信號(hào)，接收來(lái)自其威力覆蓋范圍內(nèi)目標(biāo)的回波，并從回波信號(hào)中提取位置和其他信息，以用于探測(cè)、定位，以及有時(shí)進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別的電磁波系統(tǒng)。由于微波具有頻帶寬、穿透電離層能較強(qiáng)、似光性等優(yōu)點(diǎn)，雷達(dá)就是利用了微波這些特性的典型代表。

1雷達(dá)的基本工作原理[2][4]

雷達(dá)的基本工作原理是，發(fā)射機(jī)通過(guò)天線向空間定向發(fā)送探測(cè)信號(hào)，信號(hào)被遠(yuǎn)距離的目標(biāo)部分反射后，由天線接收并傳送到接收機(jī)接收檢測(cè)和信號(hào)處理，觀測(cè)人員可以在接收機(jī)輸出端顯示屏上觀測(cè)有無(wú)目標(biāo)以及目標(biāo)的性質(zhì)和距離。如果發(fā)射和接收共用一副天線，叫做單站雷達(dá)；如果收、發(fā)系統(tǒng)各有自己的天線，則叫做雙站雷達(dá)，分別如圖1和圖2所示。

GRPt雙工器目標(biāo)

圖1單站雷達(dá)圖

GtPt接收機(jī)/處理機(jī)GrR目標(biāo)

圖2雙站雷達(dá)圖

以單站雷達(dá)為例。發(fā)射功率Pt，發(fā)射天線增益G，傳輸距離R，則目標(biāo)處的功率密度為

S1?PGt（W/m2）24?R目標(biāo)將在各個(gè)方向散射入射功率，在某個(gè)給定方向上的散射功率與入射功率密度之比定義為目標(biāo)的雷達(dá)截面?，表征目標(biāo)的電磁散射特性，即

??Ps（m2）S1因此雷達(dá)截面具有面積的量綱，是目標(biāo)本身的特性，它還依賴于入射角、反射角和入射波的偏振態(tài)。若把散射場(chǎng)看作二次源，二次輻射的功率密度為

S2?PG2t?（W/m）22(4?R)PRM?2Gt由天線的有效面積定義式Aeff?，PRM最大接收功率?？傻?，接收功率為 ?Si4?22PGtt??Pr?(4?)3R4

這就是雷達(dá)方程,接收功率單位W。接收功率按1/R減小，這意味著為了檢測(cè)遠(yuǎn)距離目標(biāo)，需要高功率發(fā)射機(jī)和高靈敏度接收機(jī)。

由于天線接收噪聲和接收機(jī)噪聲，存在接收機(jī)能夠識(shí)別的最小監(jiān)測(cè)功率。若這一功率是Pmin，則得到最大可探測(cè)距離為

Rmax22?PG?tt?????（m）3?(4?)Pmin?1/44信號(hào)處理技術(shù)能夠有效降低最小可檢測(cè)信號(hào)，從而增加了可測(cè)量距離。

2雷達(dá)的基本參數(shù)[3]

2.1分辨率

分辨率可嚴(yán)格定義為分辨具有不同對(duì)比度的相隔一定距離的相鄰目標(biāo)的能力。一般習(xí)慣使用一個(gè)不太精確的定義，既對(duì)微波系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，分辨率通常是指測(cè)量系統(tǒng)響應(yīng)的半功率寬度。2.2角度分辨

毫米波雷達(dá)及輻射計(jì)通常都采用窄波束天線來(lái)提高角度分辨率。角度分辨一般采用半功率點(diǎn)的波束寬度來(lái)表示。其半功率點(diǎn)的波束寬度可表示為

??h?Kh

DKh—取決于天線類型和加權(quán)函數(shù)的系數(shù)；?—波長(zhǎng)；D—天線口徑。

2.3距離分辨

大多數(shù)雷達(dá)都采用距離分辨概念。距離的分辨率由測(cè)量信號(hào)從雷達(dá)發(fā)至目標(biāo)，并返回雷達(dá)所需的這一有限時(shí)間間隔決定。

當(dāng)忽略大氣對(duì)微波傳播速度的影響（一般只有十萬(wàn)分之幾的數(shù)量級(jí)），電波從雷達(dá)傳播到目標(biāo)往返引起的時(shí)間延遲，就是電波傳播從雷達(dá)到目標(biāo)的兩倍距離的時(shí)間，可由下

第三篇：雷達(dá)總結(jié)

雷達(dá)氣象學(xué)是一門與大氣探測(cè)、大氣物理，天氣系統(tǒng)探測(cè)相關(guān)聯(lián)的學(xué)科

Radar：通過(guò)無(wú)線電技術(shù)對(duì)目標(biāo)物的探測(cè)和定位。測(cè)定目標(biāo)位置的無(wú)線電技術(shù)范疇 氣象雷達(dá):是用于探測(cè)氣象要素和各種天氣現(xiàn)象的雷達(dá)，“千里眼、順風(fēng)耳”。

雷達(dá)氣象學(xué)：利用氣象雷達(dá)，進(jìn)行大氣探測(cè)和研究雷達(dá)波與大氣相互作用的學(xué)科，它是大氣物理學(xué)、大氣探測(cè)和天氣學(xué)共同研究的一個(gè)分支。雷達(dá)氣象學(xué)在突發(fā)性、災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和警報(bào)中具有極為重要的作用。氣象雷達(dá)的分類：探空雷達(dá)、測(cè)雨雷達(dá)、聲雷達(dá)、多普勒雷達(dá)、激光雷達(dá) 南方：S波段為主，北方：C波段為主 雷達(dá)機(jī)的主要構(gòu)成

RDA-雷達(dá)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng) RPG-雷達(dá)產(chǎn)品生成子系統(tǒng)

PUP-主用戶處理器子系統(tǒng)

其次包括：通訊子系統(tǒng)、附屬安裝設(shè)備 RDA 主要結(jié)構(gòu)：天伺系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、信號(hào)處理器 定義：用戶所使用的雷達(dá)數(shù)據(jù)的采集單元。

功能：產(chǎn)生和發(fā)射射頻脈沖，接收目標(biāo)物對(duì)這些脈沖的散射能量，并通過(guò)數(shù)字化形成基數(shù)據(jù)。雷達(dá)的硬件系統(tǒng)！

RDA的掃描方式：雷達(dá)在一次體積掃描中使用多少角度和時(shí)間。

RDA的天氣模式：1.晴空模式：VCP11或VCP21

2.降水模式：VCP31或VCP32

新一代雷達(dá)：降水模式 VCP：雷達(dá)天線體掃模式

RPG（雷達(dá)產(chǎn)品生成系統(tǒng)）定義：（指令中心）由寬帶通訊線路從RDA接收數(shù)字化的基本數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行處理和生成各種雷達(dá)數(shù)據(jù)產(chǎn)品，并將產(chǎn)品通過(guò)窄帶通訊線路傳給用戶

功能：產(chǎn)品生成、產(chǎn)品分發(fā)、雷達(dá)控制臺(tái)（UCP）PUP（主用戶處理系統(tǒng)）

功能：獲取、存貯和顯示雷達(dá)數(shù)據(jù)產(chǎn)品。預(yù)報(bào)員通過(guò)這一界面獲取所需要的雷達(dá)產(chǎn)品，并將它們以適當(dāng)?shù)男问斤@示在監(jiān)視器上

用處：(1)產(chǎn)品請(qǐng)求(獲取)，(2)產(chǎn)品數(shù)據(jù)存貯和管理，(3)產(chǎn)品顯示，(4)狀態(tài)監(jiān)視，(5)產(chǎn)品編輯注釋。粒子對(duì)電磁波有散射，衰減，折射的作用

散射：當(dāng)電磁波束在大氣中傳播，遇到空氣介質(zhì)或云滴、雨滴等懸浮粒子時(shí)，入射電磁波會(huì)從這些介質(zhì)或粒子上向四面八方傳播開來(lái)，這種現(xiàn)象稱為散射現(xiàn)象。

主要物質(zhì)：大氣介質(zhì)、云滴、水滴，氣溶膠等。其它散射現(xiàn)象：光波、聲波等 散射的類型：瑞利散射：d<<λ；米(Mie)散射：

d≈λ 瑞利散射

散射函數(shù)或方向函數(shù) ：

后向散射能量：雷達(dá)天線接收到的只是粒子散射中返回雷達(dá)方向（θ＝π）的那一部分能量，這部分能量稱為后向散射能量。瑞利散射性質(zhì)

①粒子的散射能力與波長(zhǎng)的四次方成反比。波長(zhǎng)越短，散射越強(qiáng)。②粒子的散射能力與直徑的6次方成正比。粒子半徑越大，散射越強(qiáng)。

③粒子的前向散射和后向散射為最大，粒子無(wú)側(cè)向散射。散射截面為紡錘形。散射截面或后向散射截面

定義：設(shè)有一個(gè)理想的散射體，其截面為σ，它能全部接收射到其上的電磁波能量，并全部均勻地向四周散射，該理想散射體散射回雷達(dá)天線處的電磁波能流密度，恰好等于同距離上實(shí)際散體返回雷達(dá)天線的電磁波能流密度，則該理想散射體的截面σ就是實(shí)際散射體的后向散射截面。

意義：用來(lái)表示粒子后向散射能力的強(qiáng)弱。后向散射截面越大，粒子的后向散射能力越強(qiáng)，在同樣條件下，所產(chǎn)生的回波信號(hào)也越強(qiáng)。

反射率η：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)全部降水粒子的雷達(dá)截面之和。反射率因子（Z）： Z的不同取值，意味著不同天氣狀況。通常Z的取值從0dBz~70dBz，因此要求天氣雷達(dá)必需有非常大的檢測(cè)范圍。新一代天氣多普勒雷達(dá)的接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍是90~100dBz以內(nèi)。

云、雨滴的散射：

雷達(dá)的波長(zhǎng)越短，散射越強(qiáng)。若雷達(dá)的波長(zhǎng)一定時(shí)，在滿足瑞利散射的情況下，粒子半徑越大，散射越強(qiáng)。電磁波衰減：電磁波能量沿傳播路徑減弱的現(xiàn)象，是散射和吸收兩種作用的總和。

衰減原因：當(dāng)電磁波投射到氣體或云雨粒子上時(shí)，一部分能量被散射，一部分能量被吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芑蚱渌问降哪芰?，從而使電磁波能量減弱。

雷達(dá)回波：當(dāng)雷達(dá)波束投射到云、降水粒子上時(shí)，云、降水粒子就會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象。其中向后方散射的一部分散射波重新返回到雷達(dá)天線處，并在雷達(dá)顯示器上顯示出各種圖像。

雷達(dá)氣象方程：雷達(dá)回波強(qiáng)度不僅取決于雷達(dá)系統(tǒng)各參數(shù)的特性，而且和被測(cè)云、降水粒子的性質(zhì)有關(guān)，還與雷達(dá)和被測(cè)目標(biāo)之間的距離以及其間的大氣狀態(tài)有關(guān)。雷達(dá)氣象方程就是根據(jù)所測(cè)定的回波強(qiáng)度去推斷云、降水的物理狀況，將雷達(dá)的作用距離與發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線、目標(biāo)和環(huán)境的種種特性聯(lián)系起來(lái)的方程。普通雷達(dá)方程：

結(jié)論：雷達(dá)回波功率強(qiáng)弱取決于：Pt發(fā)射功率，G增益，雷達(dá)截面，R目標(biāo)物距雷達(dá)站的距離

雷達(dá)氣象方程的討論：雷達(dá)氣象方程：①雷達(dá)機(jī)各參數(shù)、②氣象因子、③目標(biāo)物和雷達(dá)機(jī)之間的距離 雷達(dá)機(jī)參數(shù)：①發(fā)射功率，②脈沖寬度和脈沖長(zhǎng)度，③波瓣寬度，④天線增益等

發(fā)射功率：增加發(fā)射功率通常可以提高信噪比，從而增大最大探測(cè)距離。但最大探測(cè)距離還取決于脈沖重復(fù)頻率，目標(biāo)物最大高度，雷達(dá)架設(shè)高度，以及地球曲率等影響。

脈沖寬度Γ和脈沖長(zhǎng)度h:當(dāng)兩者增加時(shí)，雷達(dá)脈沖在空間的體積增加，同一時(shí)間里被電磁波所照射到的降水粒子數(shù)量增多，所以回波接收功率增大，使一些弱的雨區(qū)等容易發(fā)現(xiàn)。缺點(diǎn)：1）雷達(dá)的距離分辨率變低2）雷達(dá)的盲區(qū)變大。

波束寬度θ: 水平波束寬度和垂直寬度愈大，天線發(fā)射的能量愈分散，入射能流密度將隨距離增加而較快地減小，造成回波能量變?nèi)?。天線增益也隨之增加。

天線增益G: 天線增益增加時(shí)，回波功率以平方的倍數(shù)增大，可提高雷達(dá)的探測(cè)能力。提高G，必須增大圓拋物面口徑的幾何面積，帶來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)性能和抗風(fēng)能力差的缺點(diǎn)。增大天線口徑面積可以提高天線的增益和減小波束寬度，從而增大雷達(dá)的探測(cè)能力和探測(cè)的角分辨率

波長(zhǎng)：雷達(dá)的最重要參數(shù)，云雨粒子對(duì)電磁波的散射能力和衰減能力，都與波長(zhǎng)有密切關(guān)系。各氣象因子的作用:1）目標(biāo)物的后向散射特性。反映在因子

上

2）波束路徑上各種粒子對(duì)雷達(dá)波的衰減作用。反映在因子

上

距離因子的影響:Pr與R平方成反比，氣象目標(biāo)隨距離增加而減小，同樣強(qiáng)度的降水出現(xiàn)在遠(yuǎn)距離處要比近距離處弱得多 大氣折射：電磁波在大氣中曲線傳播的現(xiàn)象

大氣折射類型：標(biāo)準(zhǔn)大氣折射、臨界折射、超折射、零折射、負(fù)折射

大氣折射對(duì)探測(cè)的影響：由于大氣折射指數(shù)分布不均勻性，會(huì)使電磁波在傳播中發(fā)生折射現(xiàn)象

超折射：當(dāng)波束路徑曲率大于地球表面的曲率時(shí)，雷達(dá)波束在傳播時(shí)將碰到地面，經(jīng)地面反射后繼續(xù)向前傳播。然后再?gòu)澢降孛?，再?jīng)地面反射，重復(fù)多次，雷達(dá)波束在地面和某層大氣之間，依靠地面的反射向前傳播，與波導(dǎo)管中的微波傳播相似，又稱超折射

超折射形成的氣象條件：超折射是因?yàn)榇髿庵姓凵渲笖?shù)m隨高度迅速減小造成。折射指數(shù)隨高度迅速減小，必須是氣溫向上遞增，同時(shí)水汽壓向上迅速遞減，就是常說(shuō)”暖干蓋”的大氣層結(jié)。雨后晴朗的夜間：由于地面輻射，形成上干下濕的逆溫層，發(fā)生超折射

測(cè)距原理：物理基礎(chǔ)：目標(biāo)散射，電磁波等速直線傳播。多普勒頻率（頻移）：當(dāng)目標(biāo)物與雷達(dá)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收到回波信號(hào)的頻率相對(duì)于原來(lái)的發(fā)射的頻率產(chǎn)生一個(gè)頻率偏移，在物理學(xué)上稱之為多普勒頻移。

徑向速度：物體（目標(biāo)）在觀察者視線方向的速度。

距離折疊：是指雷達(dá)對(duì)雷達(dá)回波的一種辨認(rèn)錯(cuò)誤，當(dāng)目標(biāo)位于最大不模糊距離以外時(shí)，會(huì)發(fā)生距離折疊，雷達(dá)顯示回波位置的方位角是正確的，但是距離是錯(cuò)誤的。

多普勒兩難：對(duì)于實(shí)際工作的雷達(dá)，波長(zhǎng)是固定的，當(dāng)選定了最大不模糊距離（或脈沖重復(fù)頻率）后，就存在一個(gè)最大不模糊速度。即當(dāng)目標(biāo)的徑向速度大于最大不模糊速度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生混淆。由雷達(dá)測(cè)得的徑向速度將相差兩倍最大不模糊速度。2

當(dāng)最大不模糊速度較小時(shí)，會(huì)產(chǎn)生多次速度折疊。

顯示方式： PPI：平面掃描、RHI：垂直掃描、VOL：體積掃描顯示、CAPPI：等高平面位置顯示、VCS：任意垂直剖面、局部多層CAPPI顯示、、垂直最大回波顯示CR、等值線圖顯示

等速度線：徑向速度相同的點(diǎn)構(gòu)成的線。零速度線是由雷達(dá)徑向速度為零的點(diǎn)組成 零徑向速度：某點(diǎn)的徑向速度為零。

1）該點(diǎn)處的真實(shí)風(fēng)向與該點(diǎn)相對(duì)于雷達(dá)的徑向互相垂直 2）該點(diǎn)的真實(shí)風(fēng)速為零，在那里的大氣運(yùn)動(dòng)極小或處于靜止?fàn)顟B(tài)

零徑向速度意義：零等速點(diǎn)的風(fēng)向是由鄰近的負(fù)速度區(qū)，垂直于該等速度點(diǎn)吹向正速度區(qū)。地物回波：是指由山地及其上面的各種建筑物等對(duì)電磁波的散射產(chǎn)生的回波。晴空回波：云很稀薄或沒有云雨的晴空大氣里，或在不可能被探測(cè)到的小粒子所組成的云區(qū)內(nèi)探測(cè)到的回波 超折射回波：當(dāng)大氣狀況為超折射時(shí)，雷達(dá)回波會(huì)出現(xiàn)平常探測(cè)不到的遠(yuǎn)距離地物回波，就是超折射回波 旁瓣假回波：雷達(dá)沿主波瓣傳輸電磁波，主波瓣典型寬度為1o，當(dāng)旁瓣發(fā)射出的電磁波在近距離遇到一些特別強(qiáng)的降水中心時(shí)，也能產(chǎn)生雷達(dá)接收到的回波。一般情況下，旁瓣產(chǎn)生的回波太弱，不易分辨出來(lái)。但是當(dāng)遇上反射率因子極高的目標(biāo)物（如積雨云中柱狀的冰雹和暴雨）時(shí)就能夠出現(xiàn)旁瓣回波 二次回波：由于距離折疊或者多層回波，當(dāng)目標(biāo)物位于最大不模糊距離之外時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生距離折疊，而出現(xiàn)二次回波

三體散射：由于雷達(dá)能量在強(qiáng)回波區(qū)向前散射而形成的異?；夭?。因?yàn)閺?qiáng)回波區(qū)一部分能量被散射到雷達(dá)，一部分能量散射回地面，其中散射到地面的能量又返回到含冰雹的強(qiáng)反射率因子區(qū)，強(qiáng)反射率因子區(qū)再次反射回雷達(dá)而形成。

層狀云降水：又稱穩(wěn)定性降水或連續(xù)性降水。特點(diǎn)：水平尺度較大、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，強(qiáng)度較均勻，時(shí)間變化緩慢。

層狀云降水回波： PPI：呈均勻連續(xù)的大面積薄膜狀，片狀，絲縷狀結(jié)構(gòu)明顯，強(qiáng)度弱，一般在20～30dBz，邊緣不整齊，有時(shí)有強(qiáng)雨中心。（零度層亮帶）

RHI：云體厚度較小，回波高度約5-6km，頂部和底部平坦，結(jié)構(gòu)較均勻。

零度層亮帶：是層狀云降水回波的主要特征，是冰水混合層，反映了層狀云中有明顯的冰水轉(zhuǎn)化區(qū)。零度層以上的降水粒子以冰晶為主，通過(guò)亮帶后，全部轉(zhuǎn)化為水滴。亮帶說(shuō)明層狀云氣流穩(wěn)定，無(wú)明顯對(duì)流活動(dòng)。積狀云:或稱對(duì)流云，是由對(duì)流運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的，通常與短時(shí)強(qiáng)烈天氣相配合。

積云降水回波強(qiáng)度特征:PPI：表現(xiàn)為幾km到幾十km不規(guī)則分散、孤立塊狀。回波通常由單個(gè)或多個(gè)對(duì)流單體形成的回波組成?；夭ǔ蕢K狀，尺度小，結(jié)構(gòu)密實(shí)，邊緣清晰，強(qiáng)度較強(qiáng)（35dBz以上），持續(xù)時(shí)間變化大。強(qiáng)中心到外圍的強(qiáng)度梯度較大，隨不同的天氣過(guò)程排列成帶狀、條狀、離散狀等。

RHI：?jiǎn)误w呈柱狀結(jié)構(gòu)，垂直伸展大于水平伸展，強(qiáng)對(duì)流單體頂部有云砧向下風(fēng)方伸展或呈花菜狀，懸垂中空，云體隨對(duì)流發(fā)展變厚。回波頂發(fā)展較高，多數(shù)在6-7km，一些發(fā)展強(qiáng)烈的單體可達(dá)10km，個(gè)別可達(dá)20km。

穹?。河衫妆┣胺降膹?qiáng)烈斜上升氣流深入云體，形成回波圖像中的弱回波區(qū)。云體上沖：由上升氣流引起的。積層混合云降水的天氣特點(diǎn)：范圍大，降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，累積降水量大，往往造成大面積的強(qiáng)降水。

積層混合云降水回波:PPI：又稱為絮狀回波，比較大的范圍內(nèi)，回波邊緣呈現(xiàn)支離破，沒有明顯的邊界，邊緣紊亂，層狀云回波中鑲嵌著一個(gè)個(gè)密實(shí)團(tuán)塊的對(duì)流云，強(qiáng)度可達(dá)40dBz或以上，有時(shí)強(qiáng)回波團(tuán)塊整齊排列可形成一條短帶。

RHI：表現(xiàn)在均勻的層狀云高度上柱狀回波起伏地鑲嵌在其中。在對(duì)流云衰敗階段，柱狀回波與層狀云回波合在一起。雷達(dá)產(chǎn)品:

1.基本數(shù)據(jù)產(chǎn)品:反射率因子（R）平均徑向速度（V）譜寬產(chǎn)品（W）2.物理量產(chǎn)品：

強(qiáng)度物理量產(chǎn)品:回波頂高（ET）垂直累積含水量（VIL）時(shí)段雨量累積（OHP、THP）雨強(qiáng)顯示（RZ）

速度物理量產(chǎn)品:垂直風(fēng)廓線產(chǎn)品（VWP）合成切變（CS）徑向散度（RVD）或稱速度徑向切變、方位渦度（ARD）譜寬物理量產(chǎn)品

3.反演識(shí)別產(chǎn)品：(1)陣風(fēng)鋒；下?lián)舯┝鳎?/p>

(2)中尺度氣旋；龍卷渦旋；

(3)風(fēng)暴；冰雹自動(dòng)識(shí)別等；(4)風(fēng)暴自動(dòng)識(shí)別、跟蹤、預(yù)報(bào)和預(yù)報(bào)檢驗(yàn)。3

第四篇：系統(tǒng)建模和計(jì)算機(jī)仿真課程總結(jié)

系統(tǒng)建模和計(jì)算機(jī)仿真課程總結(jié)

第一章

1.系統(tǒng)：按照某些規(guī)律結(jié)合起來(lái)，互相作用、互相依存的所有實(shí)體的集合或總和。

模型：真實(shí)對(duì)象、對(duì)象間關(guān)系的特性抽象，描述某些系統(tǒng)本質(zhì)。仿真：通過(guò)對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)以達(dá)到研究系統(tǒng)這個(gè)目的。

2.同態(tài)：系統(tǒng)與模型在行為級(jí)上等價(jià)。同構(gòu)：系統(tǒng)與模型在結(jié)構(gòu)級(jí)上等價(jià)。

黑箱：可觀測(cè)輸入、輸出值，但不知內(nèi)部結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)（通過(guò)輸入和輸出推斷其內(nèi)部結(jié)構(gòu)）

白箱：已知內(nèi)部結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)(灰箱：介于黑箱和白箱之間)3.演繹：應(yīng)用先驗(yàn)理論，補(bǔ)充假設(shè)和推理，通過(guò)數(shù)學(xué)邏輯演繹建模，是一個(gè)從一般（抽象）到特殊（具體）的過(guò)程。

歸納：從系統(tǒng)的行為級(jí)開始，逐步獲得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)級(jí)的描述。是一個(gè)從特殊（具體）到一般（抽象）的過(guò)程。推理結(jié)果往往不是唯一解。4.面向?qū)ο蠓抡妫簭娜祟愓J(rèn)識(shí)世界模式出發(fā)，使問題空間和求解空間一致，提供更自然直觀、可維護(hù)、可重用的系統(tǒng)仿真框架。

定性仿真：力求非數(shù)字化，以非數(shù)字手段處理信息輸入、建模、行為分析和結(jié)構(gòu)輸出，通過(guò)定性模型推導(dǎo)系統(tǒng)定性行為描述。

智能仿真：力求非數(shù)字化，以非數(shù)字手段處理信息輸入、建模、行為分析和結(jié)構(gòu)輸出，通過(guò)定性模型推導(dǎo)系統(tǒng)定性行為描述。

可視化仿真：用于為仿真過(guò)程及結(jié)果增加文本提示、圖形、圖像、動(dòng)畫表現(xiàn)，使仿真過(guò)程更加直觀，并能驗(yàn)證仿真過(guò)程是否正確。虛擬現(xiàn)實(shí)仿真：由計(jì)算機(jī)全部或部分生成的多維感覺環(huán)境，給參與者產(chǎn)生各種感官信號(hào)，若視覺、聽覺、觸覺等，使參與者身臨其境。第二章

1.系統(tǒng)建模原則：

（1）可分離原則：系統(tǒng)中的實(shí)體不同程度上均相互關(guān)聯(lián)，結(jié)合建模目標(biāo)合理忽略某些關(guān)聯(lián)。依賴于系統(tǒng)環(huán)境的界定、系統(tǒng)因素的提煉即約束條件與外部條件的設(shè)定。

（2）合理假設(shè)原則：任何模型的建立均應(yīng)基于某些合理的假設(shè)，以簡(jiǎn)

化模型，有利于仿真的實(shí)現(xiàn)。

（3）因果性原則：系統(tǒng)的輸入和輸出滿足函數(shù)映射關(guān)系。（4）可測(cè)量、選擇原則：輸入量和輸出量可量化。2.系統(tǒng)模型分類：（1）根據(jù)模型的時(shí)間集合

連續(xù)時(shí)間模型：時(shí)間用實(shí)數(shù)表示，系統(tǒng)的狀態(tài)可以在任意時(shí)刻點(diǎn)獲得。離散時(shí)間模型：時(shí)間用整數(shù)表示，系統(tǒng)的狀態(tài)可以在離散的時(shí)刻點(diǎn)上獲得，所謂整數(shù)時(shí)間指的是單位時(shí)間的整數(shù)倍。（2）根據(jù)模型的狀態(tài)變量

連續(xù)變化模型：系統(tǒng)中的狀態(tài)變量隨時(shí)間連續(xù)變化。

離散變化模型：系統(tǒng)中的狀態(tài)變量不連續(xù)變化，即在某一時(shí)刻到下一時(shí)刻之間的時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)狀態(tài)不發(fā)生變化。（3）其他分類

確定性模型和隨機(jī)性模型：輸入確定，輸出確定/不確定。白箱模型、灰箱模型和黑箱模型。3.排隊(duì)規(guī)則：

先到先服務(wù)(FIFO)：按照到達(dá)次序接受服務(wù)。后到先服務(wù)(LIFO)：按照到達(dá)次序的相反次序接受服務(wù)。隨機(jī)服務(wù)(SIRO)：從等待的客戶中隨機(jī)選擇客戶進(jìn)行服務(wù)。優(yōu)先權(quán)服務(wù)(PR)：等待的客戶具有不同的優(yōu)先權(quán)，給優(yōu)先權(quán)高的客戶先提供服務(wù)。最短處理時(shí)間先服務(wù)(SPT)：選擇需要服務(wù)時(shí)間最短的客戶提供服務(wù)。4.層次分析法的基本步驟

（1）建立層次結(jié)構(gòu)模型，該結(jié)構(gòu)圖包括目標(biāo)層，準(zhǔn)則層，方案層。（2）構(gòu)造成對(duì)比較矩陣，從第二層開始用成對(duì)比較矩陣和1~9尺度。（3）計(jì)算單排序權(quán)向量并做一致性檢驗(yàn)（對(duì)每個(gè)成對(duì)比較矩陣計(jì)算最大特征值及其對(duì)應(yīng)的特征向量，利用一致性指標(biāo)、隨機(jī)一致性指標(biāo)和一致性比率做一致性檢驗(yàn)。若檢驗(yàn)通過(guò)，特征向量（歸一化后）即為權(quán)向量；若不通過(guò)，需要重新構(gòu)造成對(duì)比較矩陣）。

（4）計(jì)算總排序權(quán)向量并做一致性檢驗(yàn)，計(jì)算最下層對(duì)最上層總排序的權(quán)向量。

利用總排序一致性比率進(jìn)行檢驗(yàn)。若通過(guò)，則可按照總排序權(quán)向量表

示的結(jié)果進(jìn)行決策，否則需要重新考慮模型或重新構(gòu)造那些一致性比率較大的成對(duì)比較矩陣。

5.圖解建模法、最小二乘法、層次分析法（AHP）、隨機(jī)數(shù)生成的例題詳解

例題1：線性擬合

建立這直線方程就要確定a0和a1，應(yīng)用《最小二乘法原理》，將實(shí)測(cè)值與擬合公式計(jì)算值

Yi?a0?a的差值1xiYi?Y?的平方和i?(Yi?Y?i)2最小為“優(yōu)化判據(jù)”。

令???(Yi?Y?i)2則???(Y?i?a0?a1xi)2 ??????a????(Yi0?a1xi)2??2?(Y?i?a0?ax)?2?(a?ax?Y?)??a0?a1i01ii0???????(Y?i?a0?a1xi)2??2??a?ax)x?2??a?(Yi01ii?(a0?a1xi?Y?i)xi1?a1 推導(dǎo)出：

?

??na0?a1(?xi)??Y?i??a?x20(?xi)?a1i??(xiY?i)a0?(?Y?i)/n?a1(?xi)/n?0.15an(1??xiY?i)?(?xi?Y?i)n?x22?0.859i?(?xi)y?0.15?0.859x

例題2：隨機(jī)數(shù) 線性同余發(fā)生器

x(modm)?axaxii?1?axii?[m]?ma,m選取規(guī)則

○

1隨機(jī)數(shù)序列周期為m/4，依照所要產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)規(guī)模確定m ○2證m是2的指數(shù)冪 ○3p為機(jī)器字長(zhǎng)，k為任意整數(shù)，a取最接近2p/2且滿足a=8k+3或a=8k-3 問：生一個(gè)15000個(gè)數(shù)的隨機(jī)序列，m與a該如何取值？

m接近60000，取m=216=65536，機(jī)器字長(zhǎng)為16位。2p/2=28=256；K=32時(shí)，259/253最接近256；xi+1=259xi-[259xi/65536]*65536；x0=10；x1=259*10-[259*10/65536]*65536=2590；x2=259*2590-[259*2590/65536]*65536=15450。例3：層次分析法（AHP）

Step1 將判斷矩陣的每一列元素做歸一化處理：

nbij?bij/?bkj.........(i,j?1,2,...,n)k?1Step2 將歸一化的判斷矩陣按行相加：nwi??bij.........(i?1,2,...,n)j?1Step3 對(duì)向量wi?(w1,w2,...,wn)T歸一化

：nwi?wi/?wj.........(i?1,2,...,n)

j?1（Step4 計(jì)算，作為最大特征根的近似值。）

練習(xí)：

可以將此例中的7 名專家分為3 類: A1 = { 1，4，6}，A2 = { 3，7，5}，A3 = { 2}

第三章

1.集中參數(shù)系統(tǒng)模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn)（單步法、歐拉法、梯形法、龍格-庫(kù)塔法）

歐拉法:y?tn?1n?1??y?tn???ttf?t,y?dty??tn??f?tn,y?tn??ny?tn?h??y?tn??hy??tn?

梯形法:y?thn?1??y?tn??2?f?tn,yn??f?tn?1,yn?1??

例：龍格—庫(kù)塔法

基本思想：以幾個(gè)點(diǎn)上函數(shù)y(t)的一階導(dǎo)函數(shù)值的線性組合來(lái)近似替代y(t)在某點(diǎn)的各階導(dǎo)數(shù)，再用泰勒級(jí)數(shù)展開式確定線性組合中的各加權(quán)

系數(shù)。

ri?1y(t?h)?y(t)?h?bikiki?f(t?cih,y(t)?hkj)i?1,2,?,rc1?0i?1?ajj?1y(t?h)?y(t)?hy?(t)?1h2??y(t)???1r!hry(r)(t)?o(hr?12!)r?1y(t?h)?y(t)?b1hf(t,y)r?2y(t?h)?y(t)?h2(k1?k2)k1?f(t,y)r?4y(t?h)?y(t)?h6(k1?k2?k3?k4)k?f(t,y)khhhh12?f(t?2,y?2k1)k3?f(t?2,y?2k2)k4?f(t?h,y?hk3)2.分布參數(shù)系統(tǒng)模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn)（偏微分方程的求解）

人口控制問題

定義一個(gè)地區(qū)在t時(shí)刻所有年齡小于r歲的人口總數(shù)為人口函數(shù)F(r,t)，地區(qū)在t時(shí)刻的人口總數(shù)為N(t)，人類所能活的最高年齡位rm，則有：F(0,t)?0F(rm,t)?N(t)

假設(shè)：F(r,t)是r,t的連續(xù)函數(shù)，且一階偏導(dǎo)數(shù)也連續(xù)。p(r,t)??F?r?0F(r,t)??r0p(?,t)d??F(0,t)??r0p(?,t)d?r?rm時(shí)，F(xiàn)(r,t)?N(t),所以p(rm,t)?0

3.考慮一維熱傳導(dǎo)方程：

?u?t?a?2u?x2?f(x),0?t?T（1.1）其中a是正常數(shù)，f(x)是給定的連續(xù)函數(shù)。現(xiàn)在考慮第二類初邊值問題的差分逼近： 初始條件：u(x,0)??(x),0?x?l（1.2）

邊值條件：u(0,t)??(t)，u(l,t)??(t)，0?t?T（1.3）

假設(shè)f(x)和?(x)在相應(yīng)區(qū)域光滑，并且在x?0,l滿足相容條件，使上述問題有惟一充分光滑的解。

用向前差分格式計(jì)算如下熱傳導(dǎo)方程的初邊值問題

???u?a?2u?2?0,(a?0是常數(shù))，u?(t,0)??x?x1?x,0?x?1,??u(0,t)?1,u(1,t)?0,t?0,?已知其精確解為u(x,t)=1-x.第四章

1.仿真時(shí)鐘：表示仿真時(shí)間的變化，時(shí)間間隔稱為仿真步長(zhǎng)。x??1?1

2.Petri網(wǎng)建模內(nèi)容 ?ln[1?F(x)]??ln[1?u]??1?lnu第五章

（3）取舍法：從許多均勻分布的隨機(jī)數(shù)中選出一部分，使其具有給定1.隨機(jī)變量：符合一定概率密度函數(shù)的變量。

分布的隨機(jī)變量，它可用于產(chǎn)生任意有界的隨機(jī)變量。

基本思路：產(chǎn)生[0,1]區(qū)間上均勻分布的隨機(jī)數(shù)，再轉(zhuǎn)換為正態(tài)分布、泊松分布、幾何分布等。c??????g(x)dx??????f(x)?1r(x)?g(x)/c

2.隨機(jī)數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)

例：求

?(4,3)分布的隨機(jī)變量。?(4,3)分布的密度函數(shù)是

（1）線性同余法Zi?(aZi?1?c)(modm)m?a,m?c,Z0?m

定理

f(x)???60x3(1?x2),0?x?1

?0,其他○

1當(dāng)且僅當(dāng)下列三個(gè)條件滿足后，線性同余發(fā)生器具有滿周期；（4）組合法：當(dāng)分布函數(shù)可以表示成若干個(gè)其他分布函數(shù)之和，而這○

2能夠同時(shí)整除m和c的正整數(shù)只有1； 些分布函數(shù)較原來(lái)的分布函數(shù)更易求得其隨機(jī)變量時(shí)，可以采用組合○

3如果q是整除m的素?cái)?shù)(即q只能被自身及1整除), 則q能整除(a-1)； 法。將欲生成的隨機(jī)變量服從的分布函數(shù)拆分為其他分布函數(shù)的凸組○

4如果m能被4整除，則(a-1)也能被4整除。合，先產(chǎn)生其他分布函數(shù)的隨機(jī)變量，再產(chǎn)生目標(biāo)隨機(jī)變量。

（2）逆變法：獲得隨機(jī)變量的概率分布函數(shù)的反函數(shù)，從而反推隨機(jī)kkF(x)?變量本身。

?pjFj(x)f(x)?fj(x)pj?0,j?1?pjj?1?kp

j?1j?1P(Y?y)?P(F?1(U)?y)?P(U?F(y))?F(y)?P(x?y)例：設(shè)存在一個(gè)分布，其密度函數(shù)為f(x)?0.5e?|x|，產(chǎn)生服從該分

布的隨機(jī)變量x。

例：求服從指數(shù)分布的隨機(jī)數(shù)x。

f(x)??e??x(x?0)

f(x)?0.5exI1,x?A(??,0)(x)?0.5e?xI(0,??)(x)IA(x)???

x?0,其他F(x)???e??xdx?1?e??x0(x?0)

第五篇：系統(tǒng)仿真實(shí)習(xí)報(bào)告

系統(tǒng)仿真實(shí)習(xí)報(bào)告

一 FLEXSIM軟件簡(jiǎn)介

Flexsim是一個(gè)強(qiáng)有力的分析工具，可幫助工程師和設(shè)計(jì)人員在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)作中做出智能決策。采用Flexsim，可以建立一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的3D計(jì)算機(jī)模型，然后用比在真實(shí)系統(tǒng)上更短的時(shí)間或者更低的成本來(lái)研究系統(tǒng)。

Flexsim是一個(gè)通用工具，已被用來(lái)對(duì)若干不同行業(yè)中的不同系統(tǒng)進(jìn)行建模。Flexsim已被大小不同的企業(yè)成功地運(yùn)用。使用Flexsim可解決的3個(gè)基本問題)服務(wù)問題要求以最低可能成本在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間制造適當(dāng)產(chǎn)品。

3）物流問題-要求以最低可能成本在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)，獲得適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品。二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及目的在這一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們將研究三種產(chǎn)品離開一個(gè)生產(chǎn)線進(jìn)行檢驗(yàn)的過(guò)程。有三種不同類型的臨時(shí)實(shí)體將按照正態(tài)分布間隔到達(dá)。臨時(shí)實(shí)體的類型在類型1、2、3三個(gè)類型之間均勻分布。當(dāng)臨時(shí)實(shí)體到達(dá)時(shí)，它們將進(jìn)入暫存區(qū)并等待檢驗(yàn)。有三個(gè)檢驗(yàn)臺(tái)用來(lái)檢驗(yàn)。一個(gè)用于檢驗(yàn)類型1，另一個(gè)檢驗(yàn)類型2，第三個(gè)檢驗(yàn)類型3。檢驗(yàn)后的臨時(shí)實(shí)體放到輸送機(jī)上。在輸送機(jī)終端再被送到吸收器中，從而退出模型。本實(shí)驗(yàn)的目的是學(xué)習(xí)以下內(nèi)容：

如何建立一個(gè)簡(jiǎn)單布局

如何連接端口來(lái)安排臨時(shí)實(shí)體的路徑

如何在Flexsim實(shí)體中輸入數(shù)據(jù)和細(xì)節(jié) ?

如何編譯模型 ?

如何操縱動(dòng)畫演示

如何查看每個(gè)Flexsim實(shí)體的簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 三 Flexsim軟件概念學(xué)習(xí)

在開始建立此模型前，先來(lái)理解一些本軟件的基本術(shù)語(yǔ)將會(huì)有幫助。

1、Flexsim實(shí)體：Flexsim實(shí)體模擬仿真中不同類型的資源。暫存區(qū)實(shí)體就是一個(gè)例子，它扮演儲(chǔ)存和緩沖區(qū)的角色。暫存區(qū)可以代表一隊(duì)人、CPU上一個(gè)空閑過(guò)程的隊(duì)列、工廠中地面上的一個(gè)儲(chǔ)存區(qū)或客戶服務(wù)中心的一隊(duì)等待的呼叫等等。另一個(gè)Flexsim實(shí)體例子是處理器實(shí)體，它模擬一段延遲或一個(gè)處理過(guò)程的時(shí)間。這個(gè)實(shí)體可以代表工廠中的一臺(tái)機(jī)器、一個(gè)正在給客戶服務(wù)的銀行出納員、一個(gè)郵政分檢員，等等。Flexsim實(shí)體放在對(duì)象庫(kù)柵格中。對(duì)柵格進(jìn)行了分組管理，默認(rèn)顯示最常用的實(shí)體。

2、臨時(shí)實(shí)體：臨時(shí)實(shí)體是流經(jīng)模型的實(shí)體。臨時(shí)實(shí)體可以表示工件、托盤、裝配件、文件、集裝箱、電話呼叫、訂單或任何移動(dòng)通過(guò)仿真過(guò)程的對(duì)象。臨時(shí)實(shí)體可以被加工處理，也可以由物料處理設(shè)備傳輸通過(guò)模型。在Flexsim中，臨時(shí)實(shí)體由發(fā)生器產(chǎn)生，在流經(jīng)模型之后被送到吸收器中。

3、臨時(shí)實(shí)體類型：臨時(shí)實(shí)體類型是一個(gè)放在臨時(shí)實(shí)體上的標(biāo)志，它可以代表?xiàng)l形碼號(hào)、產(chǎn)品類型或工件號(hào)等等。在臨時(shí)實(shí)體尋徑中，F(xiàn)lexsim使用實(shí)體類型作為引用。

4、端口：每個(gè)Flexsim實(shí)體的端口數(shù)沒有限制，通過(guò)端口它們可以與其它的實(shí)體通信。有三種端口類型：輸入端口、輸出端口和中間端口。輸入和輸出端口用于臨時(shí)實(shí)體的尋徑。例如，一個(gè)郵件分揀員依靠包裹上的目的地把包裹分放到幾個(gè)輸送機(jī)中的一個(gè)上面。為了在Flexsim中進(jìn)行仿真，連接處理器實(shí)體上的輸出端口到幾個(gè)輸送機(jī)實(shí)體的輸入端口，這意味著當(dāng)一個(gè)處理器（或郵件分揀員）完成臨時(shí)實(shí)體（包裹）的處理后，就通過(guò)它的一個(gè)輸出端口將其發(fā)送到一個(gè)特定的輸送機(jī)上。中間端口用來(lái)建立從一個(gè)實(shí)體到另一個(gè)實(shí)體的引用。中間端口的一個(gè)慣常用法是引用可移動(dòng)實(shí)體，如從設(shè)備、暫存區(qū)或輸送機(jī)等引用操作員、叉車、或者起重機(jī)。

5、模型視圖：: Flexsim 應(yīng)用3D建模環(huán)境。建模時(shí)默認(rèn)的模型視圖叫做正投影視圖。你也可以在一個(gè)更真實(shí)的透視視圖中查看模型。盡管透視視圖表達(dá)的更真實(shí)，但是通常在正投影視圖中更容易建立模型布局。當(dāng)然，任一視圖都可以用來(lái)建立和運(yùn)行模型。Flexsim允許根據(jù)需要打開多個(gè)視圖視窗。不過(guò)請(qǐng)記住，當(dāng)打開多個(gè)視窗時(shí)會(huì)增加對(duì)計(jì)算機(jī)資源的需求。

6、實(shí)體屬性

每個(gè)Flexsim實(shí)體的屬性都是相同的。在屬性中有4個(gè)分頁(yè)：視景、常規(guī)、標(biāo)簽和統(tǒng)計(jì)。每個(gè)分頁(yè)包含所選的Flexsim實(shí)體的附屬信息。

（1）常規(guī)屬性：常規(guī)屬性分頁(yè)包含實(shí)體的常用信息，如名稱、類型、位置、端口連接、顯示標(biāo)記和使用者描述

（2）視景屬性：視景分頁(yè)允許建模人員指定視覺特性，如3D形狀、2D形狀、3D紋理、顏色、位置、尺寸、轉(zhuǎn)角和用戶繪圖代碼。位置、尺寸和轉(zhuǎn)角反映實(shí)體的當(dāng)前屬性。建模人員可在相關(guān)字段中修改這些屬性值，也可以在模型界面視窗中用鼠標(biāo)來(lái)改變這些屬性。

（3）標(biāo)簽屬性：標(biāo)簽分頁(yè)顯示用戶定義的給實(shí)體指定的標(biāo)簽。標(biāo)簽是建模人員用來(lái)存放臨時(shí)數(shù)據(jù)的一種機(jī)制。一個(gè)標(biāo)簽有兩部分，名稱和標(biāo)簽值。名稱可以任意命名，標(biāo)簽值可以是數(shù)字或文字?jǐn)?shù)字（包含文字和數(shù)字的字符串）。如需添加一個(gè)純數(shù)字標(biāo)簽，點(diǎn)擊底部的 “添加數(shù)字標(biāo)簽”按鈕。同樣地，如果需要一個(gè)標(biāo)簽保存數(shù)字和字母，則點(diǎn)擊“添加字符串標(biāo)簽”按鈕。然后可用該表修改此標(biāo)簽的名稱和標(biāo)簽值。也可以在模型運(yùn)行中動(dòng)態(tài)地更新、創(chuàng)建或刪除標(biāo)簽。此分頁(yè)將顯示所有標(biāo)簽和它們的當(dāng)前值。所有信息在模型運(yùn)行中實(shí)時(shí)顯示。這些信息對(duì)建模人員測(cè)試邏輯、調(diào)試模型很有幫助。

（4）統(tǒng)計(jì)屬性：統(tǒng)計(jì)分頁(yè)顯示實(shí)體上收集到的默認(rèn)統(tǒng)計(jì)信息。此信息在模型運(yùn)行中動(dòng)態(tài)地更新顯示。當(dāng)選擇此分頁(yè)時(shí)，將出現(xiàn)4個(gè)附屬分頁(yè)。

（5）統(tǒng)計(jì)常規(guī)屬性：顯示實(shí)體的當(dāng)前數(shù)量、停留時(shí)間、狀態(tài)和吞吐量等基于時(shí)間的統(tǒng)計(jì)結(jié)果?！霸O(shè)置”選項(xiàng)允許用戶確定顯示在當(dāng)前數(shù)量和停留時(shí)間圖表中的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

（6）統(tǒng)計(jì)狀態(tài)屬性：狀態(tài)屬性圖表顯示實(shí)體的各種狀態(tài)占總時(shí)間的百分比。狀態(tài)圖表在模型運(yùn)行中動(dòng)態(tài)地更新。也可選擇常規(guī)屬性統(tǒng)計(jì)分頁(yè)中的圖表按鈕，即可顯示帶有圖表視圖的獨(dú)立視窗。

（7）統(tǒng)計(jì)當(dāng)前數(shù)量屬性：當(dāng)前數(shù)量屬性圖表顯示實(shí)體當(dāng)前數(shù)量隨時(shí)間的變化。要生成此圖表需打開 “統(tǒng)計(jì)收集”。當(dāng)前容量圖表在模型運(yùn)行中被動(dòng)態(tài)更新。從常規(guī)屬性統(tǒng)計(jì)分頁(yè)中選擇圖表按鈕，將顯示帶有此圖表視圖的獨(dú)立視窗。

（8）統(tǒng)計(jì)停留時(shí)間屬性：停留時(shí)間屬性圖表顯示一個(gè)臨時(shí)實(shí)體停留時(shí)間的柱狀圖。要生成此柱狀圖需打開 “統(tǒng)計(jì)收集”。

7、實(shí)體參數(shù)

實(shí)體的參數(shù)根據(jù)所選的實(shí)體不同將稍有區(qū)別。由于每個(gè)實(shí)體在模型中都有特定的功能，因此必須使參數(shù)個(gè)性化以允許建模人員能夠盡可能靈活地應(yīng)用這些實(shí)體。所有實(shí)體的有些分頁(yè)是相似的，而另一些分頁(yè)對(duì)該實(shí)體則是非常特殊的。關(guān)于每個(gè)實(shí)體所有參數(shù)的特定定義可參見Flexsim實(shí)體庫(kù)。雙擊一個(gè)實(shí)體可訪問該實(shí)體的參數(shù)。四

建模步驟

建立第一個(gè)模型

步驟1：從庫(kù)里拖出一個(gè)發(fā)生器放到正投影視圖中

步驟2：把其余的實(shí)體拖到正投影視圖視窗中，步驟3：連接端口

步驟4：指定到達(dá)速率

步驟5：設(shè)定臨時(shí)實(shí)體類型和顏色 步驟6：設(shè)定暫存區(qū)容量

步驟7：為暫存區(qū)指定臨時(shí)實(shí)體流選項(xiàng) 步驟8：為處理器指定操作時(shí)間 步驟9：編譯

步驟10：重置模型 步驟11：運(yùn)行模型 步驟12：模型導(dǎo)航

步驟13：查看簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 步驟14：保存模型 建立模型2 請(qǐng)首先裝載前一課建立的模型1，然后開始建立模型2。步驟1：裝載模型1并編譯

步驟2：向模型中添加一個(gè)分配器和兩個(gè)操作員 步驟3：連接中間和輸入/輸出端口

步驟4：編輯暫存區(qū)臨時(shí)實(shí)體流設(shè)置使用操作員 步驟5： 編譯、保存模型，和測(cè)試運(yùn)行 步驟6：為檢測(cè)器的預(yù)置時(shí)刻配置操作員 步驟7：斷開輸送機(jī)到吸收器的端口間連接 步驟8：添加運(yùn)輸機(jī)

步驟9： 調(diào)整暫存區(qū)的臨時(shí)實(shí)體流參數(shù)來(lái)使用叉車 步驟10：運(yùn)行模型 步驟11：輸出分析 建立模型 2 進(jìn)階

要開始建立進(jìn)階模型2，需要從上一課中裝載模型2。步驟1：裝載模型2并編譯

步驟2：將模型另存為“Model 2 Extra Mile”，并打開統(tǒng)計(jì)收集選項(xiàng)

步驟3：添加一個(gè)記錄器來(lái)顯示暫存區(qū)的當(dāng)前數(shù)量

步驟4：調(diào)整記錄器的參數(shù)來(lái)顯示暫存區(qū)的滿意的曲線圖 步驟5：設(shè)定記錄器的顯示選項(xiàng) 步驟6：調(diào)整圖形的視景屬性

步驟7：添加一個(gè)記錄器來(lái)顯示暫存區(qū)的停留時(shí)間柱狀圖 步驟8：為每個(gè)操作員添加一個(gè)狀態(tài)餅圖 步驟9：給模型添加3D文本

步驟10：編譯、重置、保存和運(yùn)行