[发明专利]一种平面波谱方向可选择的近远场转换加速方法

权利要求书

1.一种平面波谱方向可选择的近远场转换加速方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

S1、在近场区域内使用任意天线在任意位置进行近场散射单站采样，记录每个采样点的天线接收电压及采样点位置；

S2、对近场区域进行划分，使得所有测试点共同形成一个多层分组结构；

S3、通过对转移算子进行分析，计算每层分组的有效角谱宽度，并设置一个阈值，如果某一方向的转移算子幅度小于该阈值时，则不计入该方向的平面波；

S4、将转移算子作用于多层分组结构中的最高级组的组中心，并以递归的形式从父级组中心配置到其子级组中心，直到配置至实际的采样点；

S5、使用高斯勒让德积分格式数值实现单位角谱球上的积分；

S6、使用共轭梯度法进行迭代计算，计算最小余量，当迭代不收敛，则重复所述步骤S4和所述步骤S5，直到迭代收敛，进入步骤S7；

S7、根据RCS与目标反射率方向图之间的关系获得目标RCS。

2.如权利要求1所述的平面波谱方向可选择的近远场转换加速方法，其特征在于，

所述近场区域是指以目标中心为球心，并在最近和最远半径所确定的区域。

3.如权利要求2所述的平面波谱方向可选择的近远场转换加速方法，其特征在于，

所述步骤S2中，进一步包含：

对近场区域进行划分，落入同一区域的测试点成为最底级组，临近的底级组构成所述最底级组的上一级组，依次类推，直到组成最高级组，形成所述多层分组结构，其中，最高级组记作第N级组，最底级组记作0级组；以目标中心为坐标原点，是测试点矢量，是第N级组中心矢量，是从第N级组中心到第N-1级组中心的矢量，依此类推，是第n+1(n<N)级组中心到第n级组中心矢量，是第1级组中心到最底级组中心矢量，是最底级组中心到测试点的矢量，测试点矢量为各级组中心矢量的叠加

4.如权利要求3所述的平面波谱方向可选择的近远场转换加速方法，其特征在于，

所述步骤S3中，进一步包含：

分析转移算子方程：

式中，为入射波矢，k和分别是波数和波矢方向，r'_m、分别是最底级组中心到测试点的矢量、最底级组中心到测试点的距离及最底级组中心到测试点的方向；是第二类球汉克尔函数，是勒让德多项式；

其中，在多层算法的任意一层中，r'_m等于该层组的尺寸且固定不变，公式(3)中改变的只有和之间的夹角，转移算子是角度的函数；当2kr'_m的值越小，转移算子方向图越尖锐；当设置一个阈值，若某一方向的转移算子幅度小于该阈值时，则不计入该方向的平面波。

5.如权利要求4所述的平面波谱方向可选择的近远场转换加速方法，其特征在于，

所述步骤S4中，进一步包含：

近场散射的多层平面波分解公式为：

式中，Z是自由空间中的波阻抗，U_i是入射电压，是采样点位置，r_A和分别是采样点相对于原点的距离和方向，T_L是转移算子；η_S是与距离无关的因子，表达式为：

式中，是测试天线方向图，是与目标自身固有性质有关的函数；

将转移算子作用于第N级分组的组中心，得到第N级组的反射率谱：

将反射率谱以递归的形式从最高级组中心依次配置到底级组中心，每一次配置操作都要在反射率谱函数上乘以外插系数，以降低配置过程带来的幅度误差：

式中，为外插系数，|r_old|是上级组中心距离原点的距离，|r_new|是本级组中心距离原点的距离，是上级组中心位置矢量。

6.如权利要求5所述的平面波谱方向可选择的近远场转换加速方法，其特征在于，

所述步骤S7中，进一步包含：

获得的目标RCS表示为：

式中，σ表示目标RCS。