[发明专利]一种稀薄大气层内超高速目标电磁散射快速计算方法

权利要求书

1.一种稀薄大气层内超高速目标电磁散射快速计算方法，其特征在于，包含以下过程：

步骤S1、等离子体等效分层介质模型建模，利用等值面提取算法对高超声速目标绕流流场数据进行分析，建立等离子体等效分层介质模型；

步骤S2、分层介质中的射线追踪与场强追踪，利用射线对电磁波在分层介质中的传播过程进行模拟，并沿射线传播路径进行场强追踪，获取射线在多层介质中各个交点位置的电场信息；

步骤S3、分层介质包覆目标的远区散射场建模，在高频电磁波入射情况下，采用弹跳射线法对多层介质包覆目标的电磁散射特性进行建模；

针对出射射线，利用物理光学法求解其在雷达接收机方向的散射贡献，获取总散射场及RCS信息；

所述步骤S1进一步包含以下过程：通过采用热化学非平衡热环境的N-S/DSMC耦合算法实现稀薄大气层内高超声速目标绕流流场的建模，获取包含压强、碰撞频率、温度、电子数密度、各类气体组分密度参数中的一种或其任意一组合在空间分布的点云信息数据；提取高超声速目标绕流流场体数据中电子数密度分布的最大值与最小值，将其N等分，对于各分界值调用等值面提取的Marching Cubes算法，获取等电子数密度廓面信息；利用所述等电子数密度廓面将临近空间超高速目标绕流流场区域进行划分，建立等离子体的等效分层介质模型。

2.如权利要求1所述一种稀薄大气层内超高速目标电磁散射快速计算方法，其特征在于，等离子体的等离子体相对介电常数为

式中：i代表虚数单位；ω为电磁波频率；ω_p为等离子振荡角频率，q_e为电子电荷，ε₀为真空介电常数，m_e为电子质量，N_e为电子数密度，其单位为cm^-3；ν为电子与中性粒子和其它粒子的碰撞频率，纯空气中碰撞频率与温度、压强的经验关系式是ν₁＝5.82×10¹²T^-1/2P，式中T为温度，2000K＜T＜6000K，P为压强；

通过气体运动论得到带有烧蚀组分的混合气体的碰撞频率为：n_a为所有粒子数密度，X_i为混合气体中每个组分的质量百分率，Q_i为每一组分电子的矩传输截面，k为波耳兹曼常数。

3.如权利要求1所述一种稀薄大气层内超高速目标电磁散射快速计算方法，其特征在于，

所述射线追踪的过程为根据雷达与目标之间的相对位置关系，设置虚拟孔径面，从虚拟孔径面投射射线到目标区域，记录射线在目标区域的多次反射交点信息；

射线追踪过程遵从Snell反射与折射定律；

射线入射到目标表面时发生全反射；射线入射到各层介质分界面时发生分裂，根据各层介质的介电常数求解各层介质的折射率，在各层分界面处调用Snell定律求解反射射线与折射射线，并进行递归追踪，直到射线射出目标区域返回雷达接收机为止。