[发明专利]不确定外形旋转对称体目标电磁特性提取方法

说明书

本发明公开了一种不确定外形旋转对称体目标电磁特性提取方法，首先通过对三维旋转对称体目标的母线使用非均匀有理B样条技术建立模型，建模主要思想是将三维的NURBS曲面降为二维的NURBS曲线来拟合目标的母线；然后通过扰动法得到带有外形随机变量的BOR‑MOM矩阵方程；最后通过采样多次的随机变量的变化量，迭代求解出每一次的扰动电流，计算出微变后的目标模型的RCS，以及所有RCS响应的统计均值和方差。本发明基于扰动法原理，将外形不确定性与金属及均匀介质BOR电磁散射计算结合，只需要对初始的中值模型的电磁散射进行计算，变化后的模型都可以使用扰动法的公式进行叠加计算分析即可，大幅缩减了计算时间。

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，尤其是一种不确定外形旋转对称体目标电磁特性提取方法。

背景技术

旋转对称体的电磁散射计算原理是利用物体的旋转对称特性，将未知的等效表面电流分解成φ方向和θ方向的电流，而φ方向电流用全域基函数展开，即一系列傅里叶级数，θ方向用分域基函数展开，即为三角基函数，由于各模式之间的正交性，使得不同模式之间作用为零，则整个散射问题可在各模型下单独求解，最后再线性叠加。专门针对旋转对称体散射的这类算法，利用其结构特性，能够节省更多的计算时间和内存需求。但是对于旋转对称体目标外形不确定时，其所需要的计算时间仍然很长。旋转对称物体做为雷达探测的一种常见目标，对其电磁散射特性的研究层出不穷，而对具有不确定性外形的金属和介质旋转对称体的电磁散射计算方法是本发明研究的重点。

针对于不确定电磁散射问题，蒙特卡罗方法(Monte Carlo,MC)是传统上最经典、应用最广的方法。该方法是二十世纪中期被提出的一种与概率统计相结合的数值计算方法。蒙特卡罗方法以产生随机数来代替不确定性因素，将不确定问题分解为多个确定性问题，然后逐一计算得到其统计值来近似做为求解问题的数值解。因此对于每个不同的随机数，蒙特卡罗方法都需要重新计算一次待求问题的解，尽管程序实现时结构简单易懂，但是其收敛速度慢，计算耗时长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不确定外形旋转对称体目标电磁特性提取方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：不确定外形旋转对称体目标电磁特性提取方法，步骤如下：

步骤1、将NURBS建模技术引入纯金属和均匀介质旋转对称体散射的计算：使用NURBS曲线来近似构建出物体的母线，然后再将每一段NURBS曲线离散成多段直线段，那么物体母线上的任意一点的坐标就能用随机变量α表示；

步骤2、把随机变量α引入到BOR-MOM公式当中，从而建立带有随机变量α的BOR-MOM矩阵方程，然后计算导数阻抗矩阵和导数右边向量，通过求解方程得到中值电流以及泰勒展开近似求得扰动电流；

步骤3、通过每一次随机产生的变化量，得到对应控制点同步变化量变化后的模型的电流，最后由矩阵方程求解出电流得到模型变化后的RCS；通过扰动法得到每一次的RCS后，对所有RCS响应进行统计分析得到具有不确定外形金属和介质旋转对称体的电磁散射特性，计算出RCS响应的统计均值和方差，与蒙特卡罗方法的统计均值和方差做对比。

本发明与现有技术相比，其优点为：(1)使用NURBS曲线对不确定旋转对称体模型建模母线建模方便，能使用少数个相互独立控制点来控制每段曲线，从而控制物体的整体形状变化，便于将随机变量引入到金属及均匀介质BOR的散射计算公式中；(2)基于扰动法原理，将外形不确定性与金属及均匀介质BOR电磁散射计算结合，只需要对初始的中值模型的电磁散射进行计算，变化后的模型都可以使用扰动法的公式进行叠加计算分析即可，很大程度上缩减了计算时间。

附图说明

图1是三角基函数图形。

图2是金属简易导弹模型图。

图3是金属简易导弹控制点示意图。

图4是θ与角示意图。