障碍与介质混合反散射问题的数学理论和数值算法

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11571355
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    45.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0505.反问题建模与计算
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The two basic problems in classical scattering theory are the scattering of time-harmonic waves by a bounded impenetrable obstacle and by a penetrable inhomogeneous medium with compact support. In the past thirty years, there has been an extensive study in these two problems and rich results can be found in the literature. However, the unknown object may also be a mixed type scatterer which is given as the union of a bounded impenetrable obstacle and a penetrable inhomogeneous medium with compact support. The research of this model plays an extremely important role in such different areas in radar, remote sensing, nondestructive testing and medical imaging. ..This project is concered with the mathematical theory and numerical methods for solving the inverse scattering by mixed scatterers. The main context of this project includes the following two mathematical questions: (1) Uniqueness and stability. Uniqueness means whether the location, shape and physical properties of the mixed scatterer can be determined by the measurement date, while the stability analysis explains the ill-posedness of the inverse problems. (2) Algorithms for both direct and inverse scattering by mixed scatterers. We mainly study the sampling methods and iterative methods for location and shape reconstruction. Efficient and stable algorithms will also be developed to distinguish between an impenetrable obstacle and a penetrable inhomogeneous medium. Finally, Some numerical examples are presented to demonstrate the feasibility and effectiveness of our methods.
经典的时谐波反散射问题中未知散射体有两类:有界不可穿透障碍和具有紧支集的可穿透非均匀介质。近三十年,数学家对这两类基本反散射问题进行了深入研究并取得了丰富的成果。然而,未知散射体也可能是不可穿透障碍与非均匀介质组成的混合散射体。这类混合散射体反散射的研究在雷达探测、遥感、无损探伤和医学成像等科学工程领域中具有极其重要的应用价值。.本项目将考虑混合散射体反散射问题的数学理论和数值算法。主要研究内容包括:(1)唯一性和稳定性理论。唯一性探索测量数据是否可以唯一确定混合散射体的位置、形状及其物理性质,而稳定性分析则揭示这类反问题的不适定程度。 (2)混合散射体散射问题及其反问题的算法设计和数值实施。为重构混合散射体的位置和形状,我们主要考虑采样法和迭代法。我们也将设计快速有效区分不可穿透障碍和可穿透非均匀介质两大分支的数值算法,并通过若干数值例子加以验证。

结项摘要

反散射问题是近三十年来应用数学与计算数学中一个非常活跃的研究领域。在实际反散射应用中,除了散射体位置形状的信息未知外,散射体的物理性质往往也是不确定的。特别是散射体可能有很多分支,而各个分支的物理性质也可能是不同的。本项目旨在研究混合反散射问题的理论和数值方法。. (1)反散射问题的唯一性理论. 我们讨论了非均匀介质中的散射问题,并证明即使背景介质未知,散射体也可以被唯一确定,所用的数据为一个入射方向的平面波对应的多频远场模式.这个结果也被推广到电磁场情形..(2)混合反散射问题的稳定算法及数值实现.我们设计了两类直接采样算法, 一类基于单频的多方向远场数据, 一类基于多频的单方向远场数据.两种算法都具有快速,稳定和有效的特点.. (3)基于不完备数据的唯一性和算法.我们主要讨论了缺失数据的完备化及其在反散射问题中的应用.特别,这类算法不依赖散射体的先验信息.

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The linear sampling method for inhomogeneous medium and buried objects from far field measurements
非均匀介质和埋藏物远场测量的线性采样方法
  • DOI:
    10.1016/j.apnum.2015.11.006
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
    Applied Numerical Mathematics
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Haihua Qin;Xiaodong Liu
  • 通讯作者:
    Xiaodong Liu
Direct sampling methods for inverse elastic scattering problems
逆弹性散射问题的直接采样方法
  • DOI:
    10.1088/1361-6420/aaa996
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Inverse Problems
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    季霞;刘晓东;席英霞
  • 通讯作者:
    席英霞
On a novel inverse scattering scheme using resonant modes with enhanced imaging resolution
使用具有增强成像分辨率的共振模式的新型逆散射方案
  • DOI:
    10.1088/1361-6420/ab2932
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    Inverse Problems
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Liu Hongyu;Liu Xiaodong;Wang Xianchao;Wang Yuliang
  • 通讯作者:
    Wang Yuliang
Inverse source problems in electromagnetics
电磁学中的逆源问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Inverse Problems and Imaging
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Guanghui Hu;Peijun Li;刘晓东;Yue Zhao
  • 通讯作者:
    Yue Zhao
Inverse source problems in electrodynamics
电动力学中的逆源问题
  • DOI:
    10.3934/ipi.2018059
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Inverse Problems and Imaging
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Hu Guanghui;Li Peijun;Liu Xiaodong;Zhao Yue
  • 通讯作者:
    Zhao Yue

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其他文献

基于L(0,1)模态农田灌溉管道缺陷检测技术研究
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杜兰
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  • DOI:
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  • 通讯作者:
    周宇
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    周媛媛;刘晓东;华祖林;胡功宇;顾莉;陈立强
  • 通讯作者:
    陈立强
Increased amyloid beta-peptide (1–40) level in brain of Streptozotocin-induced diabetic rats.
链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠大脑中淀粉样蛋白 β 肽 (1–40) 水平增加。
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    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Neuroscience
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  • 作者:
    刘晓东
  • 通讯作者:
    刘晓东
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    系统工程与电子技术,
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴诗辉;李正欣;张发;刘晓东;周宇
  • 通讯作者:
    周宇

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基于多频稀疏后向数据的反散射理论和算法
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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