[发明专利]一种密集旋转对称体群电磁散射仿真方法

说明书

本发明公开了一种密集旋转对称体群电磁散射仿真方法，所述密集旋转对称体群包含不少于两个旋转对称体，且其中至少存在两个旋转对称体，二者间的最小距离小于各自外接球的半径之和；具体方法为：首先建立密集旋转对称体群模型和流内外等效球面，确定远近组；然后获取全局坐标系中内外等效球面上的自作用散射电磁系数向量，建立散射电磁流系数方程，并使用迭代求解器求解该方程；最后由内等效球面上的等效散射电磁流系数向量获得其雷达散射截面积。本发明为密集旋转对称体群电磁散射仿真提供了准确、高效的解决方案，具有消耗内存资源少，求精度高、运行速度快的优点。

技术领域

本发明涉及电磁仿真技术领域，特别是一种密集旋转对称体群电磁散射的仿真方法。

背景技术

密集旋转对称体群是一类常见的目标散射体，如多弹头群的电磁散射问题。这类目标往往包含多个相同结构的旋转对称体，且彼此距离小，数目多，相互间互作用不可忽视。如何对密集旋转对称体群电磁散射进行快速仿真，特别是密集多弹头问题的电磁散射的快速仿真，具有重要的应用价值。

单个旋转对称体结构是由一根母线绕对称轴旋转一圈所得，它的电磁散射仿真一般使用旋转对称体矩量法求解(M.Andreasen,Scattering from bodies ofrevolution.IEEE Trans.Antennas and Propag.,vol.13,pp.303-310,1965.)。该方法精度高，速度快，但该方法要求待求问题只有一个旋转轴，因而其不能用于求解不共轴的旋转对称体群电磁散射问题。旋转对称等效源区域分解方法很好的解决了这个问题(T.Su,L.Du,R.S.Chen,Electromagnetic Scattering for Multiple PEC Bodies ofRevolution Using Equivalence Principle Algorithm.IEEE Trans.Antennas andPropag.,vol.62,no.5,pp.2736-2744,May,2014.)，该方法利用区域分解及等效原理的思想，通过建立等效球面来包围每个旋转对称体并建立局部坐标系，将两两不共轴的旋转对称体间互作用等效为两两共轴的等效球面间的互作用，进而结合旋转对称体矩量法求解该问题。该方法继承了旋转对称体矩量法的准确、高效的优点，但仍然具有局限性，当两个不共轴的旋转对称体相距较近时，建立的等效球面间会出现重叠。根据等效原理，重叠的两个等效球面将无法求互作用，从而导致该方法失效，因此该方法不能用于仿真密集旋转对称体群的电磁散射。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精度高、速度快、适用性强的密集旋转对称体群电磁散射的仿真方法。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种密集旋转对称体群电磁散射仿真方法，所述密集旋转对称体群包含不少于两个旋转对称体，且其中至少存在两个旋转对称体，二者间的最小距离小于各自外接球的半径之和；所述密集旋转对称体群电磁散射仿真方法，包括以下步骤：

步骤1，建立密集旋转对称体群模型和内外等效球面：将旋转对称体沿着对称轴分段，建立一组内等效球面，依次包围旋转对称体的每段，每个内等效球面半径根据所包围部分大小决定，内等效球面的球心在旋转对称体对称轴上；分别对每个旋转对称体进行相同处理，并确保不同旋转对称体上的内等效球面不相交；分别在旋转对称体上已建立的内等效球面外建立一个外等效球面，使之能包围该旋转对称体上所有的内等效球面，外等效球面的球心在旋转对称体的对称轴上；

步骤2，确定远近组：根据两两旋转对称体间互作用分组，定义外等效球面相交的两旋转对称体互作用所在域为近组，反之为远组；

步骤3，以均匀平面波为入射场，在局部坐标系中得到各个内等效球面上的模式等效入射电磁流系数向量；

步骤4，分别在每个旋转对称体上进行如下操作：在局部坐标系中分别建立内等效球面与被其包围的旋转对称体部分的入射矩阵和散射矩阵、旋转对称体表面阻抗矩阵以及外等效球面与内等效球面间的等效散射矩阵，再结合坐标系间转换，得到全局坐标系中内外等效球面上的自作用散射电磁流系数向量；