[发明专利]一种基于全波仿真的散射热点成像算法

说明书

本发明涉及一种基于全波仿真的电大体系散射热点成像算法。首先对电大体系散射目标进行建模，第二步利用优化改进后的全波算法进行仿真，得到目标的散射特性，然后将仿真得到的目标散射特性处理为频率角度的散射矩阵，最后利用散射热点成像算法得出目标的热点像。本发明在电大体系目标，例如飞机、舰船的隐身设计中，可以在节省计算资源（时间、内存）的情况下直观地的发现散射热点，从而容易发现相关散射机制，并进行优化设计，具有很强的实际工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种仿真目标电磁散射特性全波算法和散射热点成像算法，特别涉及一种基于全波仿真的散射热点成像算法，属于电磁仿真成像算法领域。

背景技术

基于全波仿真的散射热点成像的基本思想是模型物体放置在空间中无移动和转动，光源步进地从各个角度对物体照射宽频带的平面波，仿真得出物体的电磁散射特性。通过散射热点成像算法处理就可以得到物体的散射热点二维像。基于电磁仿真数据得到物体的散射热点在大型船舰、飞机隐身设计上具有广泛的应用前景。大型船舰、飞机的散射热点成像有以下特点：⑴体系巨大，在火控雷达探测频段上，船舰、飞机具有上百倍波长或更大；⑵热点成像算法需要多频点多角度的散射数据，对于传统时域算法来说需要巨大的计算资源。传统的散射热点成像数据来源大多是采用物理光学或射线追踪得到的目标散射数据，这些高频计算方法仿真速度很快，但是计算不准确，忽略二面角、三面角、腔体耦合效应，不能为计算物体散射热点提供准确数据。要提供准确的目标散射特性还要依赖精确的全波算法实现。传统的全波算法有限元法、矩量法(或快速多极子算法)、时域有限差分等，其中有限元法和矩量法随着仿真体系的增长计算量增长较快，在仿真船舰、飞机这种电大体系目标时，时域有限差分法具有天生的优势。

发明内容

本发明基于全波仿真的散射热点成像算法公开了新的方案，采用改进的时域有限差分法在保证仿真精确度的基础上提升时域有限差分全波仿真方法的仿真速度，解决了现有方案需要占用巨大计算资源的问题。

本发明基于全波仿真的散射热点成像算法，其特征在于，步骤如下：

⑴对电大体系散射目标进行建模；

⑵利用优化改进后的时域有限差分算法进行仿真，得到目标的散射特性；

⑶将目标散射特性处理为频率角度空间的散射矩阵；

⑷利用二维散射热点成像算法将频率角度空间的散射矩阵变换到目标所在的二维空间，得到目标的散射热点成像。

进一步，在以上方案方法的步骤⑵中利用优化改进后的全波算法进行仿真，得到目标的散射特性，步骤如下：

⑴工程文档基本参数设置；

⑵导入模型；

⑶设置激励源；

⑷设置记录器；

⑸划分共形网格；

⑹启动并行计算；

⑺数据分析。

进一步，在以上方案方法的步骤⑸中划分共形网格采用非均匀网格划分方式，非均匀网格划分能够在接触面上需要精细网格划分的部位划分更细的网格，在同等精度要求下比均匀网格所需的网格数更少，提高计算速度。

进一步，在以上方案方法的步骤⑸中划分共形网格的边界网格算法采用多格点的场联合地满足边界条件，提高计算准确度。

进一步，在基础方案方法的步骤⑷中散射热点成像算法采用运动补偿计算将运动目标归结为旋转运动目标，散射热点成像过程简化为转台成像，转台成像是假定目标放置在一个转动的平台上，目标相对于雷达视线只有旋转运动。