[发明专利]分析无人机瞬态强电磁脉冲响应的高效时域方法

权利要求书

1.一种分析无人机瞬态强电磁脉冲响应的高效时域方法，其特征在于，步骤如下：

第一步，当强电磁脉冲照射到无人机目标时，无人机的金属表面产生感应面电流J_S，根据电磁场基本理论中的电场边界条件，即金属表面的总场切向分量为0，得到无人机目标的时域电场积分方程，如下

[E^inc(r,t)+E^sca(r,t)]_tan＝0 (1)

其中，tan表示切向分量，E^inc表示入射场，E^sca表示散射场；

第二步，采用空间基函数与时间基函数对无人机的感应面电流J_S在空间和时间域上分别进行离散；在空间上,对于共形剖分的网格采用RWG基函数展开感应面电流J_S，对于非共形剖分的网格采用half-SWG基函数展开感应面电流J_S，时间采用四阶Lagrange插值时间基函数进行展开，得到感应面电流J_S(r,t)展开式如下

其中，N_s是空间基函数的总个数，N_t是时间基函数的总个数，表示第n个RWG基函数上第l个时间步上时间基函数的系数，T_l(t)是时间基函数，是第n个空间基函数；

第三步，将感应面电流J_S(r,t)展开表达式代入方程(1)中，得到离散形式的时域电场积分方程，然后对离散形式的时域电场积分方程分别在时间上采用点测试、在空间上采用Galerkin测试，得到系统阻抗矩阵方程

其中，Iⁱ向量存放的是空间基函数在第i个时间步的待求的电流系数，Z^i-j是稀疏的阻抗矩阵，i-j表示(i-j)Δt的时间延迟，Vⁱ为第i个时间步的激励向量，I_j是jΔt之前时间刻的电流系数为已知量；

求解阻抗矩阵方程(3)得到电流系数Iⁱ，利用电流系数Iⁱ计算得到无人机内部线缆始端位置处的散射电场；

第四步，将第三步获得的散射电场与入射场之和带入到平面波激励下的时域传输线方程中，根据分布源等效原理，采用时域积分方程方法和时间步进算法对整理后的平面波激励下时域传输线方程进行迭代求解，得到传输线上的电压与电流的递推关系式；

第五步，结合等效电流源与等效电压源，通过传输线与终端电路的关系建立耦合矩阵，代入到传输线上的电压与电流的递推关系式中获得线-路耦合矩阵方程，求解该获得传输线与终端电路连接点的电压电流信息。

2.根据权利要求1所述的分析无人机瞬态强电磁脉冲响应的高效时域方法，其特征在于：第二步具体实现方法如下：

非共形剖分的网格采用half-SWG基函数展开感应面电流J_S，对于half-SWG基函数，第n个half-SWG基函数定义为：

A_n代表包含有第n个金属内边L_n的三角形S_s,n的面积，l_n为第金属内边L_n的边长，ρ_n为基向量；关于half-RWG基函数的如下特性：

3.根据权利要求1所述的分析无人机瞬态强电磁脉冲响应的高效时域方法，其特征在于：第三步具体实现方法如下：

采用空间基函数与时间基函数对无人机的感应面电流J_S在空间和时间域上分别进行离散得到感应面电流J_S(r,t)展开式(2)后，对感应面电流J_S(r,t)展开式两边进行时间维的求导运算，再将式(2)代入求导之后的式(1)，并在空间上进行Galerkin测试，时间上采用点匹配，系统阻抗矩阵方程式(3)，对于方程式(3)中，

式(8)进行双梯度的降阶处理，利用矢量恒等式及高斯定理对式(8)中的双梯度算子进行展开，式(8)中的第三项表达式中双梯度部分变为：

S_m和S_n分别表示第m个场介质三角形和第n个源介质三角形，则最终式(8)改写为：