[发明专利]不确定因素的环境电磁散射特性分析方法

说明书

本发明公开了一种不确定性因素的环境电磁散射特性分析方法，包括：通过采用非有理B样条表面建模技术建立环境的模型，目标的不确定性因素可以由NURBS面上的控制点坐标控制，并且各控制点坐标之间是相对独立的；将控制点在各个方向上的坐标分别设置为随机变量，在NURBS面上放置三角形网格，建立由随机变量表示的基函数；针对分析环境的电磁散射特性，建立面面积分方程，将含有随机变量的RWG基函数代入方程，得到含有随机变量的积分方程，即将环境的因素不确定性引入到了积分方程中；最后通过扰动法定量预测具有因素不确定性的环境的电磁散射特性。本发明具有随机变量数量少并且互不相关、计算速度快等优点。

技术领域

本发明属于目标电磁散射特性数值计算技术领域，特别是一种不确定因素的环境电磁散射特性分析方法。

背景技术

在现实生活和实际工程应用中，由于制作工艺、外界环境以及人为因素等的影响，分析系统中的不确定性是普遍存在的，因此针对不确定性问题的研究也由来已久，在电磁学、流体力学、结构设计等许多应用领域都会涉及这一问题，这类问题通常是因为制造工艺、人为因素等影响引起参数或输入的不确定性导致相关响应输出具有不确定性。在电磁学领域，电磁场系统的不确定性通常存在于几何尺寸、材料属性、元器件单元的特性等。为了能够量化评估这些不确定性的影响，近几十年来，许多学者致力于研究不确定问题的有效分析方法。为了评估不确定因素(Uncertainty Factor)对响应输出的影响程度，需要对响应输出的期望、方差、标准差等统计特性进行研究。目前应用比较广泛的分析不确定问题的方法可以分为两类：统计方法和非统计方法。

对于统计方法，在20世纪40年代中期提出蒙特卡洛方法(Monte Carlo,MC)是解决不确定问题最经典和成熟的方法。此方法的主要原理是在一系列的采样点上重复地调用确定性问题求解器得到不同采样点上的结果并进行统计分析，这种方法具有操作简单和非侵入性(Nonintrusive)的特点，几乎能适用于所有不确定问题，但蒙特卡洛方法受低收敛性的影响需要通过多次反复地试验或仿真获取足够多的样本数据，因此其分析问题的能力会受到计算资源的限制。

非统计的方法如扰动法(Perturbation Method)，扰动法是目前使用最广泛的非统计方法，其通过将具有随机特性的场值在随机变量域内围绕其中值进行泰勒级数展开并在适当的级数进行截断，然后表示出所需求解的未知量的扰动半径。扰动法已经广泛地应用于各工程领域，如工程力学的结构静态与动态响应分析等的不确定问题分析中。

对于具有不确定因素的电磁分析也是不确定问题中的一个关键问题。由于蒙特卡洛方法受低收敛性的影响，虽然一些改进的蒙特卡洛方法也被学者提出以改善其收敛性，但是仍然难以方便有效地描述多维度不确定变量的三维实际目标外形的变化并进行不确定性分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不确定因素的环境电磁散射特性分析方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种不确定因素的环境电磁特性的分析方法，步骤如下：

步骤1、采用非有理B样条表面建模方法建立目标模型，物体不确定性因素由NURBS面上各坐标之间相对独立的控制点的坐标控制；

步骤2、将控制点的位置坐标设置为随机变量α＝[α₁,α₂,…α_t]，t表示随机变量的个数，用随机变量α的取值来描述不确定性因素；结合面面积分方程分析目标电磁散射特性，对NURBS面离散，将随机变量α引入基函数，建立含有随机变量的积分方程；

步骤3、根据区间理论采用扰动法对带有随机变量α的矩量法矩阵方程进行分析求解，计算出因目标外形变化对应的电磁散射特性。