[发明专利]电大尺寸隐身目标的爬行波机理研究方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电大尺寸隐身目标的爬行波机理研究方法，具体是指一种电大尺寸隐身目标的双站散射机理研究方法，属于目标双站电磁散射特性高精度计算的技术领域。

背景技术

目标雷达散射截面(RCS，Radar Cross section)是表征雷达目标对照射电磁波散射能力的一个物理量。目标RCS的大小是衡量目标探测精度的一个重要度量。由于当前相继开展隐身技术的发展，隐身战斗机、隐身无人机等使得目标RCS得到极大缩短，严重影响了雷达探测性能。在电子对抗日益激烈的今天，目标RCS的缩减是衡量一个国家军事实力的重要指标。

目标RCS缩减的手段主要包括外形隐身和材料涂层隐身，其中外形隐身占80％以上，主要采用外形设计的方式将雷达来波方向的能量转移到其他方向，进而缩减雷达来波方向的回波能量，达到隐身的目的。外形隐身主要缩减了镜面反射、尖劈反射等机理，使得直接散射效应减弱，但增加了目标表面的爬行波贡献，使得目标双站散射特性远大于常规目标。开展隐身目标爬行波机理研究可准确获取隐身目标双站散射特性，为雷达双站布局探测、隐身机理研究等都具有重要意义。

目前分析电大尺寸隐身目标双站散射特性的方法主要有弹跳射线法、积分方程矩量法等。其中弹跳射线法考虑了目标表面的多次反射和电流等效，具有一定的双站计算精度；但电磁计算中利用了物理光学假设，计算精度较低，尤其是低散射目标计算精度无法满足需求。积分方程矩量法是一种严格的数值方法，具有计算精度高、物理概念清楚等优势，但该方法对计算资源消耗过大，即便在当前超大计算节点上也无法满足电大尺寸隐身目标的计算任务。

马东立、刘忠铁等在2009年发表在电波科学学报上的文献《三维机翼前缘影区爬行波RCS研究》中，根据光滑凸曲面的一致性绕射理论(UTD，Uniform Theory of Diffraction)给出了爬行波的后向散射远去电磁场计算公式。按照RCS定义给出了计算爬行波的散射贡献，采用微分几何原理分析任意凸曲面上的爬行波短程线特性，通过试验对比结果验证了算法的可行性和正确性。但该方法未考虑双站散射特性，缺少电大尺寸隐身目标的双站散射特性计算与评估。

吴萍、吴先良等在2003年发表在微机发展上的文献《凸曲面爬行波射线寻迹的研究》中，提出了基于短程线的定义，结合自由曲线曲面几何造型技术的凸曲面导体目标表面的爬行波射线寻迹方法，对可展面爬行波射线寻迹计算进行了讨论，并通过与理论解的对比验证了算法的正确性。但该方法要求目标曲线曲面模型已知，对复杂目标网格模型开展短程线寻迹计算精度下降，无法满足隐身目标双站散射特性精确计算的需求。

刘松华、郭立新、韩旭彪等在2010年发表在航空兵器上的文献《并行PO分析电大尺寸复杂军事目标的电磁散射》中，提出了基于PC集群MPI(Message Passing Interface，消息传递界面)并行平台的并行PO(物理光学)方法计算电大尺寸复杂军事目标-导弹与飞机的电大尺寸，根据MPI并行计算平台的特点，给出了将PO三角面元按照编号循环分配到不同进程，进行并行遮挡判断的详细过程，极大的提升了电大尺寸目标的计算效率。但该方法仅考虑镜面散射机理，未考虑绕射机理和爬行波机理，不适于隐身目标电磁散射特性的计算。

基于上述，本发明提出一种新的电大尺寸隐身目标的爬行波机理研究方法，可有效解决现有技术中存在的限制和缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种电大尺寸隐身目标的爬行波机理研究方法，弥补了常规电磁波算法在低散射目标的双站特性获取中的不足，计算简单、效率高、精确度高，极大的拓展了电磁尺寸隐身目标的计算能力。

为实现上述目的，本发明提供一种电大尺寸隐身目标的爬行波机理研究方法，包含以下步骤：

S1、采用射线追踪法获取目标的网格模型表面的短程线，其中目标的参数是由网格模型确定的；

S2、对目标在不同双站角度下的爬行波传播方向及能量随目标表面曲率变化的特性分析；其中，当入射电磁波达到目标凸表面时，爬行波沿目标表面的切向分量衰减入射电磁波的能量，沿目标表面的爬行分量继续传播；

S3、对低散射目标的双站散射特性的多散射机理进行分析，通过多个散射机理的矢量场叠加完成低散射目标的雷达散射截面的计算；

S4、对电大尺寸目标爬行波的射线追踪路径的控制参数进行优化。