[发明专利]一种动目标大气扰动特性仿真方法

权利要求书

1.一种动目标大气扰动特性仿真方法，其特征在于步骤如下：

1)获取目标几何参数；

2)获取目标三维模型；

3)目标及流场求解区网格划分；

4)设定流场计算条件；

5)选定流场计算模型；

6)获得目标大气扰动流场参数；

7)计算得到流场折射率分布；

8)根据Barron算子计算折射率梯度；

9)利用Runge-Kutta光线追迹计算扰动大气偏折传输路径；

10)获得光线穿过扰动场的偏折角；

所述步骤3)的具体过程为：利用流场网格制作软件对目标三维模型以及目标大气扰动场区域进行网格划分，并根据目标三维外形细节特征、非细节特征以及目标运动过程中大气扰动突变区域、缓变区域特性对网格进行紧密、稀疏以及结构化、非结构化区分；

所述步骤4)的具体过程为：设定目标飞行条件和环境大气条件；所述目标飞行条件包括在大气层内的目标飞行高度、飞行速度、飞行姿态；所述环境大气条件包括在大气层内以目标为中心四周一定求解区域内的标准大气环境、湍流大气环境；

所述步骤5)的具体过程为：将步骤3)完成的目标三维模型及大气扰动区网格读入到流场计算软件中，并选定流场计算模型、流场计算边界条件；其中湍流模型选择k-e模型、流场求解选择LHS和RHS，流场计算边界条件选择远场边界、气体和壁面边界；

所述步骤6)的具体过程为：对流场进行求解，获得目标大气扰动流场参数，包括流场内每一网格节点处的密度、压力、温度；

所述步骤7)的具体过程为：利用步骤6)获得的目标大气扰动流场参数，通过格拉斯通-戴尔公式求解得到目标大气扰动场内每一网格节点处的折射率分布；

所述格拉斯通-戴尔公式

式中n为气体折射率，ρ为气体密度，K_G-D为格拉斯通-戴尔常数；K_G-D通过参考文献获得；

为提升折射率计算精度，将某一网格点P(x,y,z)周围M个点的折射率代入n_p(x,y,z)，M为正整数；求解该点更高精度的折射率梯度结果；重复步骤7)，以完成流场内所有网格点的求解，得到所有网格点更高精度的折射率梯度分布；

流场中任一点P(x,y,z)折射率计算公式

其中，n_i为P点周围空间点上的折射率值，i＝1,2,…，为(x_j,y_j,z_j)点与P点的距离；

所述步骤8)的具体过程为：利用步骤7)计算得到的流场折射率分布结果，求解某点P(x,y,z)的折射率梯度分布；将P(x,y,z)点周围N个点的折射率代入Barron算子法，求解该P(x,y,z)点的折射率梯度；重复步骤8)，以完成流场内所有网格点的求解，得到所有网格点的折射率梯度分布；

所述步骤9)的具体过程为：采用Runge-Kutta光线追迹方法，实时记录光线到达点坐标的方式，标记任意谱段地物光线以任意入射角进入大气扰动场的位置，利用步骤8)计算得到的折射率梯度以及光线偏折与折射率梯度关系式，获得光线在标记处偏折到下一点的位置；重复步骤9)，完成光线在整个流场内传输过程的求解，从而得到光线穿出整个大气扰动场时的出射角度；

所述步骤10)的具体过程为：求解步骤9)得到的光线穿出整个大气扰动场时的出射角度与光线进入大气扰动场的入射角度的差值，获得光线穿过扰动场的偏折角。

2.根据权利要求1所述的一种动目标大气扰动特性仿真方法，其特征在于：所述步骤1)的具体过程为：根据目标实物进行三维扫描，以获取目标几何参数；或根据目标缩比实物模型进行三维扫描，以获取目标几何参数；或查找文献、公开报道中目标几何参数或图片，进行目标几何参数推演。

3.根据权利要求1所述的一种动目标大气扰动特性仿真方法，其特征在于：所述步骤2)的具体过程为：根据步骤1)获取的目标几何参数构建目标三维模型；或直接获取目标三维模型；所述目标三维模型为目标的外观三维模型，构建重点为目标外形特性，不涉及目标内部结构。