[发明专利]快速获取目标电磁散射特性的多层复波束方法

说明书

技术领域

本发明属于快速获取目标电磁散射特性的多层复波束方法，特别是一种基于复波束方法的雷达散射截面快速计算方法。

背景技术

目标的雷达回波特性在军事中具有很重要的意义，提出一种精确而有效的电磁分析模型显得极为重要。解决目标的雷达回波的一种有效的方法是在目标表面建立积分方程，将其转换为方程组求解。以金属目标为例，将目标表面的感应电流展开为RWG基函数的组合(Rao M,Wilton D and Glisson A.Electromagnetic scattering by surfaces of arbitrary shape.IEEE Transaction on Antennas and Propagation,1982,30(3):409–418.)，利用伽辽金方法，该积分方程可以最终转换为形如ZI＝V的矩阵方程，其中，Z为阻抗矩阵，大小为N×N，I为待求解的未知系数，大小为N×1，V为与入射波相关的激励矩阵，大小为N×1。针对该方程，如果用直接求解器，其计算复杂度为O(N³)，即使是中等电尺寸大小的物体，计算时间也相当长。如果使用迭代求解器，计算复杂度可以降低到O(N²)。

最近，Koray Tap等人提出了利用复波束方法(Koray Tap,Prabhakar H.Pathak,Robert J.Burkholder.Complex source beam-moment method procedure for accelerating numerical integral equation solutions of radiation and scattering problems.IEEE Transaction on Antennas and Propagation,2014,62(4):2052–2062.)对矩阵元素进行压缩，该方法将每个基函数及其散在等效球面上用复点源进行展开，互为远场的基函数就可以利用这些复点源之间的作用进行表示。但是该方法仅仅考虑了单层的情况，对于多层则没有考虑，因此计算效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速获取目标电磁散射特性的多层复波束方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种快速获取目标电磁散射特性的多层复波束方法，步骤如下：

第一步，设置入射波频率f_req，建立目标的几何模型，并对模型进行三角形网格划分，利用八叉树分组方法对三角形的边进行分组，得到每组内的边数和边的编号；包含边的组为非空组，不包含边的组为空组；

第二步，在目标表面根据边界条件建立电场积分方程；

第三步，在剖分得到的三角形网格的边上构造RWG基函数用于展开在入射电磁波照射下目标表面的感应电流，利用伽辽金测试方法得到矩阵方程组ZI＝V；

第四步，在每个非空组外建立等效面和测试面，将每个基函数及其散度用等效面上的复点源进行展开；

第五步，将矩阵Z中的远场作用组形成的矩阵用等效面上复点源之间的作用表示，设定角度阈值θ_t，当组中心与等效面上等效点形成的矢量与组中心连线方向矢量之间的夹角小于θ_t时，保留该等效点，当组中心与等效面上等效点形成的矢量与组中心方向矢量之间的夹角大于θ_t时，舍去该等效点，得到矩阵方程组Z'I＝V；

第六步，利用迭代方法求解矩阵方程组Z'I＝V，得到感应电流展开系数，计算雷达散射截面RCS。

与现有技术相比，其显著优点：由于复点源的方向图具有方向性，因此可以舍去一部分复点源，从而节省内存和计算时间，然后将本发明方法推广到多层。和现有的矩量法相比，本发明方法具有较低的计算复杂度，内存和计算时间消耗大大降低。

附图说明

图1是本发明目标三角形网格剖分示意图。

图2是本发明RWG基函数示意图。

图3是本发明等效面上点源位置分布示意图。

图4是本发明等效面上点源舍取示意图。

图5是本发明长方体三角形剖分示意图。

图6是本发明长方体模型RCS计算结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。