[发明专利]基于空间映射的隐身超表面雷达散射截面减缩方法

说明书

本发明公开了一种基于空间映射的隐身超表面雷达散射截面减缩方法。首先建立隐身超表面模型，令均匀平面波照射到隐身超表面上，确定隐身超表面的总散射场；然后根据考虑耦合的阵因子计算出第1步所得隐身超表面的RCS，作为隐身超表面SM算法的粗模型，优化粗模型并找到粗模型的最优解，最后，利用粗模型的最优解和步骤3中所建立映射关系求得细模型的预测参数，判断所得响应是否满足优化设计要求，如果不满足，对所建立的粗模型参数与细模型参数的映射关系进行迭代更新，获直到所得响应满足设计要求。本发明的方法对两种单元组成超表面的排布方式进行优化，在超表面阵面大小确定的情况下，提高了RCS缩减量的同时节约了时间和内存。

技术领域

本发明属于超表面雷达散射截面减缩技术领域，特别是一种基于空间映射的隐身超表面雷达散射截面减缩方法。

背景技术

在现代战争中，雷达起着举足轻重的作用，任何军事目标都面临着“发现即被摧毁”的严重威胁。但是如果军事目标拥有一定的反雷达隐身性能，就能够提高在战场上存活的概率，从而增加在战场的生存能力。雷达散射截面积(RCS)缩减的目的是通过各种有效的技术措施降低军事目标的RCS。

要设计并优化大型隐身超表面，必须通过强有力的电磁散射计算方法。以往针对隐身超表面散射特性的研究工作，多借助于数值算法或者基于数值算法的商用软件，需要大量的时间和资源。

发明内容

本发明的目的在于设计了两种新的超表面单元，并提供一种高效稳定的基于空间映射的隐身超表面雷达散射截面减缩方法，避免盲目优化布阵，提供了一种新的找到最优布阵的方法，该方法内存消耗低且简化了操作。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于空间映射的隐身超表面雷达散射截面减缩方法，具体步骤为：

步骤1、建立隐身超表面模型，令均匀平面波照射到隐身超表面上，确定隐身超表面的总散射场，其中，所述隐身超表面模型的超表面由2种Pec贴片单元随机分布组成；

步骤2、根据考虑耦合的阵因子计算出第1步所得隐身超表面的RCS，作为隐身超表面SM算法的粗模型，优化粗模型并找到粗模型的最优解；

步骤3、把步骤2找到的粗模型的最优解作为细模型的第一次设计值，其中，所述细模型采用全波分析的体面积分方程计算，若此时隐身超表面RCS的缩减量满足所要求的dB值，则算法终止，建立粗模型参数与细模型参数的映射关系；若不满足，通过参数提取使得粗模型的响应逼近细模型的响应，建立粗模型参数与细模型参数的映射关系；

步骤4、利用步骤2中找到的粗模型的最优解和步骤3中所建立映射关系的逆映射求得细模型的预测参数，对细模型的预测参数进行细模型仿真验证，判断所得响应是否满足优化设计要求，如果不满足，对所建立的粗模型参数与细模型参数的映射关系进行迭代更新，获取细模型新的预测参数并进行仿真验证，直到所得响应满足设计要求。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)对离散参数优化：以往的“SM”算法都是对连续性数值优化，将其应用于优化离散数值，即两种单元的排布方式，提供了一种新的找到最优隐身超表面布阵的方法；(2)减少优化时间：许多耗时耗内存的细模型仿真工作放到粗模型中来完成，大大降低了高成本的细模型仿真次数，所以本方法在保证结果精确性的前提下大大节省了时间和内存；(3)提高优化效率：发挥超表面单元对RCS缩减的最大效率，避免盲目优化单元结构(4)粗模型更准确：阵因子在作为粗模型的时候，考虑了单元之间的耦合影响，更符合实际情况。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明实施例1隐身超表面的两种组成单元结构示意图。

图2是本发明验证考虑耦合的阵因子而随机产生的一个小型超表面结构图。

图3是图2所示小型超表面结构考虑耦合的阵因子与商业软件Feko精确计算RCS的比较图。