[发明专利]高速飞行器等离子体鞘套径向时变电子密度模拟方法

权利要求书

1.一种高速飞行器等离子体鞘套径向时变电子密度模拟方法，其特征在于，所述高速飞行器等离子体鞘套径向时变电子密度模拟方法包括以下步骤：

步骤一，根据稳态电子密度在飞行器径向服从双高斯分布，由分布函数生成稳态电子密度；

(1)设定等离子体，稳态电子密度；

(2)由分布函数生成稳态电子密度，分布函数如下式所示；

其中，设定峰值电子密度Ne_max，峰值电子密度位置z_B，等离子体鞘套厚度z_T，电子密度变化系数α₁＝α₂；

步骤二，由时变电子密度功率谱密度得到二维滤波器期望频率响应矩阵；1)由高速飞行器表面压强变化、温度变化和时变电子密度变化三者之间的呈正比关系可以得到时变电子密度功率谱密度函数，其表达式为：

其中f₀表示时变电子密度变化高频分量；a,b表示功率谱在f＝0和f＝f₀两个频率点处的最大值；α为指数函数参数；β为高斯函数方差；f_st为电子密度时间序列的采样频率；

2)由二维时变电子密度功率谱分布可以得到二维滤波器期望频率响应矩阵，其表达式为：

其中设定电子密度空间方向采样频率f_sz，滤波器f₁方向为常值；

步骤三，生成旋转对称的二维高斯窗函数，对上一步得到的二维滤波器期望频率响应矩阵进行加窗处理，得到二维滤波器幅频响应；

步骤四，生成二维高斯白噪声，利用生成的二维滤波器对二维高斯白噪声进行滤波处理叠加至稳态电子密度序列，得到服从特定概率密度函数和功率谱密度的高速飞行器天线窗径向时变等离子体鞘套电子密度时间序列；

1)生成100行10000列的二维高斯序列N(z,t)；

2)对二维高斯序列进行滤波器处理，得到动态等离子体鞘套二维时变电子密度；

r(z,t)＝ifft[H(f_z,f_t)]*N(z,t)；

滤波处理后得到概率密度函数和功率谱密度符合预期的二维随机序列r(z,t)；H(f_z,f_t)为二维高斯滤波器频率响应；

3)对二维随机序列r(z,t)进行方差调整得到径向电子密度的时变项，在稳态电子密度的基础上叠加时变电子密度得到径向时变电子密度序列：

其中，方差调整系数σ_r，通过改变其值大小改变时变电子密度的方差；

所述步骤三具体包括：

第一步，生成旋转对称的二维高斯窗函数：

其中n₁,n₂为二维高斯窗函数的坐标，取其范围为n₁∈[-60/m,60/m)，n₂∈[-100kHz,100kHz)，σ为标准差；

第二步，对二维滤波器期望频率响应矩阵进行加窗处理，得到二维滤波器幅频响应：

H(f_z,f_t)＝norm[H_d(f₁,f₂)*ω(n₁,n₂)]；

norm将滤波器频率坐标区间映射到±1之间，f_z＝2f₁/f_sz、f_t＝2f₂/f_st，使得f_z∈[-1,1)、f_t∈[-1,1)，f_z表示归一化的二维滤波器径向空间序列对应的频率，f_t表示归一化的二维滤波器时间序列对应的频率，*表示卷积运算。

2.一种使用权利要求1所述高速飞行器等离子体鞘套径向时变电子密度模拟方法的高速飞行器。