基于人造目標(biāo)極化HRRP的散射機(jī)理分類

吳佳妮　陳永光　代大海*　龐　礴　王雪松

①(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)電子信息系統(tǒng)復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　長沙　410073)

②(北京跟蹤與通信技術(shù)研究所　北京　100094)

基于人造目標(biāo)極化HRRP的散射機(jī)理分類

吳佳妮①陳永光②代大海*①龐礴①王雪松①

①(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)電子信息系統(tǒng)復(fù)雜電磁環(huán)境效應(yīng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室長沙410073)

②(北京跟蹤與通信技術(shù)研究所北京100094)

針對人造目標(biāo)的極化高分辨距離像，研究了雷達(dá)目標(biāo)的空域極化特性和頻率色散特性及其在散射機(jī)理分類中的應(yīng)用。基于散射中心，利用極化分解技術(shù)對散射機(jī)理的類型進(jìn)行判別，并分析了極化方位角補(bǔ)償技術(shù)對由目標(biāo)方位角變化而引起的類型誤判的改善。此后結(jié)合目標(biāo)的頻率色散特性，得到了散射中心的特征矢量與典型結(jié)構(gòu)間的對應(yīng)關(guān)系，降低了類型判別的不準(zhǔn)確性。通過仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了散射中心散射機(jī)理分類的有效性，為目標(biāo)的分類識別提供了支撐與依據(jù)。

極化高分辨距離像；散射中心；散射機(jī)理分類

引用格式：吳佳妮, 陳永光, 代大海, 等.基于人造目標(biāo)極化HRRP的散射機(jī)理分類[J].雷達(dá)學(xué)報(bào), 2016, 5(2): 174–181.DOI: 10.12000/JR16026.

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1　引言

雷達(dá)目標(biāo)電磁散射機(jī)理研究是目標(biāo)分類識別的基石[1]。高分辨成像和全極化測量都是現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的重要發(fā)展趨勢，研究高分辨全極化成像條件下雷達(dá)目標(biāo)的極化散射機(jī)理，已成為雷達(dá)極化信息處理領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。

目標(biāo)總的電磁散射可以等效為某些局部位置上的電磁散射的合成，這些局部的散射源通常稱為散射中心[1]。目標(biāo)的散射中心主要產(chǎn)生于目標(biāo)的邊緣、棱角、尖端等曲率不連續(xù)點(diǎn)的部位，代表了目標(biāo)的精細(xì)物理結(jié)構(gòu)。通過分析散射中心的不同的散射機(jī)理，可為目標(biāo)分類識別提供依據(jù)?；谏⑸渲行奶卣鱽韺?shí)現(xiàn)目標(biāo)分類識別，相較于傳統(tǒng)的自動目標(biāo)識別方法，具有表述簡潔，計(jì)算高效的優(yōu)點(diǎn)。

對于散射中心散射機(jī)理的分析，目前主要針對極化SAR數(shù)據(jù)展開[2–6]，例如：徐牧[3,4]提出一種基于空頻域極化特征的極化SAR圖像人造目標(biāo)幾何結(jié)構(gòu)反演方法，基于Cameron分解對散射機(jī)理進(jìn)行分析，并反演出散射中心的幾何特征。Fuller[5]針對極化SAR數(shù)據(jù)，將Krogager分解與GTD模型的頻率依賴因子結(jié)合，對典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了更細(xì)致的劃分，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜目標(biāo)各散射中心的類型判別。Michael[6]在此基礎(chǔ)上，針對汽車的極化SAR數(shù)據(jù)，分析了散射結(jié)構(gòu)類型特征對目標(biāo)具有較強(qiáng)的可分性。

HRRP (High Resolution Range Profile)可以反映目標(biāo)散射中心在縱向距離上的分布情況，而且其不要求目標(biāo)相對于雷達(dá)平臺有一定的轉(zhuǎn)角，因而，HRRP的獲取更加容易，對雷達(dá)平臺有更大的適應(yīng)性，在雷達(dá)目標(biāo)識別中占據(jù)重要地位[7,8]。因此，本文針對全極化HRRP，展開人造目標(biāo)全極化HRRP散射機(jī)理的研究。本文首先基于極化分解技術(shù)，對全極化HRRP散射中心的散射機(jī)理進(jìn)行分類，并分析了在幾何結(jié)構(gòu)判別時(shí)存在的問題。針對因目標(biāo)方位角度不同而造成的幾何結(jié)構(gòu)誤判，文中分析了極化方位角補(bǔ)償方法對誤判性能的改善。而針對幾何結(jié)構(gòu)反演中存在的不確定性，文中結(jié)合散射中心的頻率色散性來提高判別的準(zhǔn)確性。最后，通過對組合目標(biāo)電磁仿真計(jì)算數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證本文方法的有效性并分析了方法的應(yīng)用條件。

2　散射中心空域極化特性分析

GTD模型[9,10]能精確描述雷達(dá)目標(biāo)的高頻電磁散射特性，并通過頻率依賴因子反映散射中心的幾何特征。而適用于全極化條件下的相干極化GTD模型，簡稱CP-GTD模型，是在GTD模型的基礎(chǔ)上得到的[11]。該模型不僅能給出頻率依賴因子，還能給出表征散射中心極化特性的散射矩陣，二者相互結(jié)合，能更完整地給出雷達(dá)目標(biāo)的高分辨極化散射特性。

雷達(dá)目標(biāo)的CP-GTD模型如下：

2.1基于極化分解的散射機(jī)理分類

極化分解技術(shù)利用極化信息，能夠揭示目標(biāo)的散射機(jī)理，增強(qiáng)對目標(biāo)散射特性的理解。本文主要針對確定的人造目標(biāo)進(jìn)行分類識別，因此采用相干極化分解中的Krogager分解方法[12,13]。相干極化分解的目的是將散射矩陣表示為幾個(gè)典型散射機(jī)理的組合，其中Krogager分解方法將對稱的散射矩陣分解為3個(gè)有具體物理意義的相干分量之和，分別為球散射、二面角散射和螺旋體散射，其表達(dá)式如下所示：

式中，kS, kD和kH為實(shí)數(shù)，分別表示球散射，二面角散射和螺旋體散射分量的貢獻(xiàn)，θ是取向角，φ是散射矩陣的絕對相位。顯然，球散射代表了奇次散射的散射機(jī)理，二面角散射為偶次散射。

幾何結(jié)構(gòu)作為雷達(dá)目標(biāo)的本質(zhì)屬性之一，它對目標(biāo)的描述更加貼近人類視覺系統(tǒng)的感知方式。用典型的幾何結(jié)構(gòu)描述目標(biāo)的外形輪廓，有利于對目標(biāo)的屬性類別做出判斷。分析目標(biāo)散射中心的散射機(jī)理，研究其對應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)，對于雷達(dá)目標(biāo)識別具有重要意義。一些典型的幾何結(jié)構(gòu)與散射機(jī)理以及Krogager特征參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系如表1所示[2]。

表1　Krogager特征參數(shù)與典型結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系Tab.1　Krogager parameters for canonical scattering geometries

2.2典型結(jié)構(gòu)的空域極化特性

目標(biāo)的極化散射特性除了與自身屬性密切相關(guān)外，還依賴于目標(biāo)與雷達(dá)之間的位置關(guān)系。位置的不同，目標(biāo)的極化散射矩陣產(chǎn)生變化，從而同一目標(biāo)結(jié)構(gòu)可能呈現(xiàn)出不同的散射機(jī)理，這將導(dǎo)致基于散射機(jī)理的幾何結(jié)構(gòu)判別出現(xiàn)誤判。這種位置關(guān)系包括目標(biāo)的俯仰角與方位角。由于成像識別時(shí)，目標(biāo)的俯仰角通常較為固定，而目標(biāo)的極化散射特性隨方位角的變化通常更為顯著，影響較大。因此下文研究典型結(jié)構(gòu)方位角度變化時(shí)，對散射機(jī)理類型判別的影響。

采用電磁仿真計(jì)算軟件，計(jì)算典型結(jié)構(gòu)目標(biāo)在不同方位角下的全極化回波，并對數(shù)據(jù)展開2.1節(jié)所述的散射機(jī)理分析。由于方位變化對旋轉(zhuǎn)對稱性結(jié)構(gòu)的極化特性不產(chǎn)生影響，且本文只研究人造目標(biāo)包含的主要幾何結(jié)構(gòu)，因此，此處對平板、二面角、三面角以及水平放置的圓柱體這4類典型結(jié)構(gòu)體展開研究，各幾何結(jié)構(gòu)的尺寸如表2所示。雷達(dá)頻率范圍1.0～1.3 GHz，俯仰角為45°，方位角由0°～90°變化。各典型性結(jié)構(gòu)的Krogager特征參數(shù)隨方位角的變化情況如圖1所示。

表2　典型幾何結(jié)果尺寸(m)Tab.2　Size of canonical scattering geometries (m)

圖1　典型結(jié)構(gòu)的Krogager特征參數(shù)隨方位角變化關(guān)系Fig.1　Variation of Krogager parameters of canonical scattering geometries with azimuth

圖1中，隨著典型幾何結(jié)構(gòu)方位角度的改變，呈現(xiàn)的散射機(jī)理有明顯變化。其中三面角在0°～30°的方位角度范圍內(nèi)，保持奇次散射的機(jī)理，而平板、二面角以及圓柱維持散射機(jī)理不變的方位角度范圍則相對較小。由此可見，基于散射機(jī)理來判定散射中心對應(yīng)的幾何結(jié)構(gòu)，存在一定的姿態(tài)角限制，大于角域范圍的姿態(tài)變化，將導(dǎo)致幾何結(jié)構(gòu)的誤判。因此，在目標(biāo)識別時(shí)，建立目標(biāo)模型庫，應(yīng)以一定的角度范圍劃分區(qū)間，存儲各角度區(qū)間中目標(biāo)相應(yīng)的模板。

2.3極化方位角補(bǔ)償對空域極化特性的影響

極化方位角補(bǔ)償是通過將不同極化方位角的散射矩陣圍繞雷達(dá)視線方向旋轉(zhuǎn)到同一極化方位角下，使具有不同極化方位角的同一散射體的散射矩陣變換到同一基準(zhǔn)下，即達(dá)到同一散射目標(biāo)具有相同的散射矩陣的目的，從而消除極化方位角對散射矩陣的影響。極化方位角補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵就是對目標(biāo)極化方位角的估計(jì)，目前極化方位角估計(jì)的方法主要有基于極化響應(yīng)的方位角估計(jì)，基于圓極化方法極化方位角估計(jì)和基于極化目標(biāo)分解的極化方位角估計(jì)等[15]。本文采用適應(yīng)性較好、計(jì)算簡潔、被廣泛應(yīng)用的基于圓極化的極化方位角的估計(jì)方法[16,17]，在H, V線極化基下的極化方位角θ的估計(jì)公式為：

與圖1(c)比較可以看出，進(jìn)行方位角補(bǔ)償后，誤判螺旋結(jié)構(gòu)的概率有所降低，但奇、偶散射機(jī)理的誤判仍然存在?？梢?，采用基于圓極化的極化方位角估計(jì)方法，不能準(zhǔn)確估計(jì)出目標(biāo)方位姿態(tài)變化引起的極化方位角旋轉(zhuǎn)，從而不能有效消除目標(biāo)姿態(tài)變化對散射機(jī)理分類的影響。分析其估計(jì)不準(zhǔn)的原因，基于圓極化方法的極化方位角估計(jì)方法中，估計(jì)的極化方位角指的是目標(biāo)偶次散射繞雷達(dá)視線的旋轉(zhuǎn)角度[18]，而這一角度并不能完全表征由于目標(biāo)方位姿態(tài)角的變化，引起的極化方位角旋轉(zhuǎn)，因此，該方法不能準(zhǔn)確估計(jì)出該情況下的極化方位角。其起到的主要作用為降低了目標(biāo)的交叉極化分量，從而減小了極化分解中螺旋散射分量的貢獻(xiàn)?；谝陨戏治觯瑸榱送ㄟ^補(bǔ)償極化方位角來實(shí)現(xiàn)類型誤判概率的進(jìn)一步降低，還需要研究在該情況下更準(zhǔn)確的極化方位角估計(jì)方法。

圖2　極化方位角補(bǔ)償后的二面角極化分解結(jié)果Fig.2　Krogager parameters of dihedral after polarization orientation angle compensation

3　散射中心散射機(jī)理分類

3.1散射中心頻率色散特性

由前文可以看到，單獨(dú)依靠Krogager特征參數(shù)進(jìn)行散射中心類型判別，存在較大的不確定性。因此，本文進(jìn)一步分析散射中心的頻率色散特性，并將其與極化特性結(jié)合，以達(dá)到降低類型判別的不確定性。Moghaddar 等人首先研究了散射中心的頻率色散特性，在散射中心模型中引入了頻率依賴關(guān)系，這里α值由對應(yīng)的幾種典型散射機(jī)理(如鏡面、邊緣、尖頂?shù)?及其多重繞射所決定，并結(jié)合導(dǎo)體平板的緊縮場數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究。Potter 等人提出的GTD模型，認(rèn)為在高頻光學(xué)區(qū)目標(biāo)散射中心幅度具有明顯的頻率依賴性，因此GTD模型包含散射中心的類型因子，該因子考慮了頻率色散所引起的目標(biāo)散射特性變化，可以反映散射中心的幾何特征[11]。頻率依賴因子與典型散射結(jié)構(gòu)具有如表3所示的對應(yīng)關(guān)系[9]。

從表中可以看到，頻率依賴因子反映了散射中心的幾何特征，但也存在不確定性，如：平板、二面角以及三面角的頻率依賴因子均為1，僅依賴該特征參數(shù)，不能進(jìn)行區(qū)分。

表3　頻率依賴因子與典型結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系Tab.3　Frequency response parameter for canonical scattering geometries

3.2散射機(jī)理分類

將Krogager特征參數(shù)與頻率依賴因子這兩類參數(shù)結(jié)合起來，對散射中心類型判別的不確定性將大大地降低[5]。為降低特征維數(shù)，Krogager特征參數(shù)僅取ko, ke這兩個(gè)參數(shù)，形成了[α koke]3維特征矢量。其具體求解方法為：首先采用P-MUSIC方法估計(jì)各散射中心的頻率依賴因子與散射矩陣，之后對極化方位角補(bǔ)償后的散射矩陣進(jìn)行極化分解，得到Krogager特征參數(shù)，進(jìn)而獲得各散射中心對應(yīng)的3維特征矢量。表4中列出了各典型結(jié)構(gòu)與特征矢量的對應(yīng)關(guān)系，基于此可判定各散射中心的結(jié)構(gòu)類型。

表4　3維特征矢量與典型結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系Tab.4　3-Dimensional parameter for canonical scattering geometries

由表4可見，該特征矢量可區(qū)分9類典型結(jié)構(gòu)，不確定性降低。但是，在參數(shù)估計(jì)中，實(shí)際值與理論值存在一定偏差。因此采用最小二乘的方法，將實(shí)際值與理論值進(jìn)行比較，來判定散射中心的類型：

其中，wk為第k類典型結(jié)構(gòu)對應(yīng)的特征矢量的理論值，v為特征矢量的實(shí)際值，d則指示了使距離最小的理論值所對應(yīng)的典型結(jié)構(gòu)。

另外，由于頻率依賴因子一般估計(jì)偏差較大，且敏感于模型誤差、噪聲和雜波，Krogager特征參數(shù)相較而言更準(zhǔn)確。因此，在基于上述3維特征矢量進(jìn)行分類而存在模糊時(shí)，依據(jù)Krogager特征參數(shù)來解模糊[5]。例如，對于特征矢量[–1,1,0]，其與曲邊特征矢量[–0.5,0.5,0.5]以及球體特征矢量[0,1,0]均相距較近。但是由于其Krogager特征參數(shù)與球的嚴(yán)格匹配，將其判定為球更為合適。由此進(jìn)一步定義特征矢量[–0.5,1,0]、[–1,1,0]為球體特征矢量，[0,0,1]、[–0.5,0,1]、[–1,0,1]為帽形結(jié)構(gòu)特征矢量。

基于最小二乘方法以及以上設(shè)定，特征空間被劃分為9個(gè)區(qū)域，分別對應(yīng)9類典型結(jié)構(gòu)，如圖3所示。由HRRP的散射中心提取的特征矢量，落于空間中某一區(qū)域中，就將其判定為該區(qū)域?qū)?yīng)的典型結(jié)構(gòu)類型。

4　仿真驗(yàn)證與分析

實(shí)驗(yàn)1 為驗(yàn)證文中方法的可行性與有效性，本文應(yīng)用Feko電磁計(jì)算軟件對目標(biāo)的回波進(jìn)行仿真，得到相應(yīng)的全極化HRRP。目標(biāo)由不同散射機(jī)理的結(jié)構(gòu)體組成，如圖4所示。仿真計(jì)算條件設(shè)為：雷達(dá)頻率1.0～1.3 GHz，入射波俯仰角45°，以沿xoz平面入射為方位角0°。

圖3　典型結(jié)構(gòu)在特征空間中的分布圖Fig.3　Feature space partitioned into scatterer classes

圖4　組合體目標(biāo)Fig.4　Structure of the combined target

方位角為0°時(shí)的目標(biāo)回波數(shù)據(jù)得到的HRRP，作為測試樣本，進(jìn)行散射機(jī)理類型判別實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖5所示。

圖5(a)為目標(biāo)HH通道的HRRP，以及采用PMUSIC方法提取得到的散射中心。4個(gè)散射中心，分別對應(yīng)組合目標(biāo)的4個(gè)散射結(jié)構(gòu)。而提取各散射中心的頻率依賴因子與Krogager特征參數(shù)，其值如圖5(b)所示。根據(jù)散射中心在該3維特征空間中的分布，判定各散射中心對應(yīng)的散射結(jié)構(gòu)分別為圓柱，三面角/平板以及二面角，與目標(biāo)相一致。

實(shí)驗(yàn)2 該實(shí)驗(yàn)的目的為測試本文方法適用的角度域范圍。以0.2°角度間隔，計(jì)算上述組合目標(biāo)方位角–40°～40°間的全極化回波。并分別以10°到80°不等的角度范圍，測試相應(yīng)范圍內(nèi)正確判別散射中心類型的概率，以此研究不同的角度域大小對目標(biāo)散射機(jī)理類型判別的影響。

圖5　散射中心類型判別結(jié)果Fig.5　Results of the classification of scattering centers

圖6　散射機(jī)理分類正確率隨角域大小的變化Fig.6　Variation of correct probability of scattering mechanism identification with angle bound

圖7　MazdaMPV模型Fig.7　MazdaMPV model

從圖6可見，當(dāng)角域范圍小于30°時(shí)，對目標(biāo)正確類型判別的概率大于90%。因此，在建立目標(biāo)的模板庫時(shí)，以小于這個(gè)角度范圍為間隔存儲目標(biāo)的特征模板，能對目標(biāo)更準(zhǔn)確地進(jìn)行描述，從而得到更高的識別概率。

實(shí)驗(yàn)3 該實(shí)驗(yàn)以汽車(MazdaMPV)的電磁仿真計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，汽車模型如圖7所示。數(shù)據(jù)來自AFRL 民用汽車數(shù)據(jù)集[19]，為中心頻率9.6 GHz，帶寬5.35 GHz時(shí)，3類汽車在俯仰角30°，全方位角條件下，全極化回波的電磁仿真計(jì)算數(shù)據(jù)。以汽車后視，即方位角180°時(shí)的1維距離像，進(jìn)行散射機(jī)理的分類，結(jié)果如圖8所示。

圖8中，各散射中心處的圖標(biāo)，指示了散射中心的類型，圖標(biāo)定義與圖3中一致。由圖可見，汽車后視時(shí)，平板與球(雙曲面)散射結(jié)構(gòu)較多，也存在部分尖頂結(jié)構(gòu)。其中在距離像中的汽車尾部以及中間位置，主要呈平板結(jié)構(gòu)。而由汽車模型看，車尾與車頂，符合平板散射機(jī)理的分類。

圖8　MazdaMPV汽車HRRP與散射中心分類結(jié)果Fig.8　HRRP of MazdaMPV and results of the classification of scattering centers

5　結(jié)論

本文針對人造目標(biāo)的全極化HRRP，研究了基于散射中心的散射機(jī)理分類判別方法。文中首先分析了基于極化分解技術(shù)的目標(biāo)散射機(jī)理分類判別，此后，針對目標(biāo)方位角變化導(dǎo)致的類型誤判問題，研究了極化方位角補(bǔ)償技術(shù)對誤判性能的改善。隨后，文中結(jié)合目標(biāo)的頻率色散特性，構(gòu)造了散射中心類型判別的特征矢量，該特征矢量與典型結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系大大降低了類型判別的不確定性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在一定的角域范圍內(nèi)，本文提出的方法能有效實(shí)現(xiàn)目標(biāo)散射中心散射機(jī)理的分類。

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吳佳妮(1988–)，女，湖南人，國防科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院在讀博士生，主要研究方向?yàn)闃O化信息處理、雷達(dá)目標(biāo)分辨與識別技術(shù)。

E-mail：tuotuonini@163.com

陳永光(1962–)，男，安徽人，博士，教授，主要研究方向?yàn)殡娮討?zhàn)仿真、電子對抗作戰(zhàn)效能分析、雷達(dá)信號處理、目標(biāo)識別。

E-mail：ygchen@netease.com

代大海(1980–)，男，河南人，博士，國防科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院副研究員，主要研究方向?yàn)闃O化雷達(dá)成像、雷達(dá)信號處理與目標(biāo)識別以及合成孔徑雷達(dá)對抗。

E-mail：ddh1206@163.com

龐礴(1984–)，男，安徽人，博士，國防科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院講師，主要研究方向?yàn)闃O化信息處理、極化雷達(dá)成像、SAR成像技術(shù)。

E-mail：pangbo84826@126.com

王雪松(1972–)，男，內(nèi)蒙古人，博士，教授，國防科技大學(xué)理學(xué)院院長，主要研究方向?yàn)闃O化信息處理、雷達(dá)目標(biāo)識別、新體制雷達(dá)技術(shù)。

E-mail：wangxuesong@nudt.edu.cn

Scattering Mechanism Identification Based on Polarimetric HRRP of Manmade Target

Wu Jiani①Chen Yongguang②Dai Dahai①Pang Bo①Wang Xuesong①

①(State Key Laboratory of Complex Electromagnetic Environment Effects on Electronics and Information System, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)
②(Beijing Institute of Tracking and Telecommunications Technology, Beijing 100094, China)

In this paper, we analyze the space polarization and frequency dispersion characteristics of the polarimetric High Resolution Range Profile (HRRP)of manmade targets.We integrate these characteristics and propose a novel scheme for scattering mechanism identification.Using a polarization decomposition technique, the scheme first identifies the scattering mechanism of the scattering centers.Specially, it uses an algorithm to compensate for the polarization orientation angle in order to decrease the errors in judgment caused by the varying azimuth.Then, based on the frequency dispersion characteristics, we design threedimensional parameters to discriminate between the scattering centers, in order to decrease the inaccuracy in the discriminations.Finally, we conduct simulations based on electromagnetic data to validate the feasibility of the proposed scheme and to demonstrate that it provides a basis for practical use in target recognition.

Polarimetric High Resolution Range Profile (HRRP); Scattering center; Scattering mechanism identification

TN95

A

2095-283X(2016)02-0174-08

10.12000/JR16026

2016-01-30；改回日期：2016-03-10；網(wǎng)絡(luò)出版：2016-04-08

代大海ddh1206@163.com

國家自然科學(xué)基金(61302143, 61490693, 41301490)，國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(2013AA122202)

Foundation Items: The National Natural Science Foundation of China (61302143, 61490693, 41301490), National High-Tech R&D Program of China (2013AA122202)