[发明专利]一种基于电磁散射技术的地海环境可视化生成方法

说明书

本发明涉及一种基于电磁散射技术的地海环境可视化生成方法，与现有技术相比解决了无法对地海环境进行可视化仿真模拟的缺陷。本发明包括以下步骤：实际物理背景的获取；构建入射粗糙面模型；基于粗糙面的模型获取矩阵方程；地面环境目标或海面环境目标的电磁散射系数的计算；地海环境可视化的实现。本发明利用矩量法、快速多极子方法或特征基函数计算出一维导体/介质粗糙面和海面的电磁散射，对地海环境实现可视化模拟。

技术领域

本发明涉及电磁场散射仿真分析技术领域，具体来说是一种基于电磁散射技术的地海环境可视化生成方法。

背景技术

随机粗糙表面电磁散射特性的研究是雷达环境遥感和目标探测的基础，近些年来有关这方面的研究取得了一系列重要的进展，并引起了越来越多学者的关注，研究随机粗糙面的电磁散射对于提高雷达的性能具有十分重要的意义，因为随机粗糙表面的电磁散射特性与确定性目标的电磁散射特性有着诸多的区别。通常情况下，随机粗糙表面轮廓采用统计参数来描述，如均方根高度、相关长度和分维数等，这一点明显区别于确定性目标的电磁散射问题。正因为随机粗糙表面的电磁散射问题与确定性目标的电磁散射问题有诸多不同，在军事领域和民用领域都有广泛的应用。

随着电磁理论的发展和完善，为电磁软件的商业化用途提供了保证。由于电磁散射在民用方面的作用日益明显，从而催生了商用的电磁仿真软件的快速发展。如在市场上比较受欢迎的有美国REMCOM公司基于时域有限差分方法(FDTD)开发的XFDTD软件，德国Computer Simulation Technology公司开发基于时域有限积分方法(TDIE)开发CST软件，Ansoft公司基于有限元开发的HFSS软件以及Ansys公司基于矩量法、多极子技术和高频方法开发FEKO软件等。

而地海环境的模拟及可视化一直是行业内的技术难题，其难度在于地海环境的特殊地理起伏环境所带来的基础数据难以采集、处理的问题，因此如何利用电磁散射技术对地海环境进行仿真模拟已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中无法对地海环境进行可视化仿真模拟的缺陷，提供一种基于电磁散射技术的地海环境可视化生成方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于电磁散射技术的地海环境可视化生成方法，包括以下步骤：

实际物理背景的获取，利用电磁散射技术对地面环境或海面环境进行探测，获取实际物理背景参数；

构建入射粗糙面模型，根据实际物理背景参数，基于电磁散射技术对入射平面波参数和所入射的粗糙面参数进行设置，构建入射平面波方程b和入射粗糙面的模型；

基于粗糙面的模型获取矩阵方程，根据实际物理背景选择相应的极化方式，建立粗糙面上的积分方程并离散为矩阵方程；

地面环境目标或海面环境目标的电磁散射系数的计算，根据获得的入射平面波方程b和矩阵方程Z，建立阻抗矩阵方程组，通过求解阻抗矩阵方程组得到粗糙面模型表面的电流系数；根据电流系数得到待求的地面环境目标或海面环境目标表面的电流分布，计算出地面环境目标或海面环境目标的电磁散射系数；

地海环境可视化的实现，将地面环境目标或海面环境目标的电磁散射系数的计算步骤用Fortran语言实现，将Fortran语言源代码编制成Fortran动态链接库DLL文件,用C#用户界面调用该DLL文件实现混合编程，实现地海环境的可视化。

所述的构建入射粗糙面模型包括以下步骤：

根据实际物理背景设置参数，其包括入射波参数、粗糙面参数，

其中，入射波参数包括：频率、入射角，粗糙面参数包括样本个数M、采样点数N、每个波长的采样点数N1；