[发明专利]一种高效目标电磁散射仿真方法有效

专利信息
申请号: 202110176157.X 申请日: 2021-02-07
公开(公告)号: CN112836375B 公开(公告)日: 2023-03-03
发明(设计)人: 彭鹏;孙华龙;童创明;王童;宋涛 申请(专利权)人: 中国人民解放军空军工程大学
主分类号: G06F30/20 分类号: G06F30/20;G06F17/11;G06F17/16
代理公司: 北京盛询知识产权代理有限公司 11901 代理人: 陈巍
地址: 710051 陕西*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 高效 目标 电磁 散射 仿真 方法
【说明书】:

发明公开了一种高效目标电磁散射仿真方法,包括以下步骤:将雷达目标表面剖分三角面元,并构建基函数方程模型;通过混合积分方程,构建第一矩阵模型;基于格林函数,通过实数匹配的方法,构建等距规则网格格林函数模型,基于第一矩阵模型,采用FFT方法,解析远区矩阵元素方程模型,通过等距规则网格格林函数模型,依据第一矩阵模型,构建近区矩阵元素方程模型;基于远区矩阵元素方程模型和近区矩阵元素方程模型,构建第二矩阵模型,采用矩量法,获得雷达目标的电磁散射系数,完成雷达目标散射特性的高效仿真,本发明能显著减少近区阻抗矩阵修正计算时间,减少系数稀疏矩阵内存消耗,提高总运算效率,进而提高目标电磁散射特性的仿真效率。

技术领域

本发明属于雷达电磁散射仿真技术领域,涉及一种高效目标电磁散射仿真方法,用于高效准确地获取电大目标的电磁散射系数。

背景技术

随着雷达技术的快速发展,雷达目标电磁散射研究在理论分析与实际应用中具有重要的意义,雷达回波信号中就包含了目标的电磁散射信息,通过分析比对雷达目标散射特性,对雷达目标检测与识别有重要意义。因而,雷达目标散射特性的研究在国防领域和民用领域具有显著的学术价值和广泛的应用前景。

在过去的几十年中,许多电磁仿真技术被学者提出用以计算获取目标的电磁散射,大致分为近似方法和数值方法。近似方法的优点是消耗内存低、分析速度快,然而近似方法都是基于特定的物理近似,其精度往往较低并且不具有通用性。相比于近似方法,数值方法能保持较高的仿真精度。矩量法是一种经典的电磁场积分方程数值求解方法,广泛地应用在目标的电磁散射计算求解问题中,由于其计算结果的高精度得到广泛的应用。

矩量法的核心过程是将积分方程转化为矩阵方程求解,这时未知量的数量直接决定着计算的复杂度。假设未知数为N,则直接求解的计算复杂度为O(N3),若采用迭代方法求解,每一次迭代的计算复杂度为O(N2)。通常,迭代求解矩量法的矩阵方程具有比直接法更高的计算效率。为此很多国内外学者在削减每一次迭代的计算复杂度时提出了一些有效的加速策略,在这其中快速多极子类和FFT类是其典型代表。但是前者以格林函数的加法定理为基础,在网格剖分密度较大时会产生子波长崩溃的问题,因此制约了快速多极子类方法的应用;后者首先将原格林函数或基函数表示成等距规则网格上的格林函数或基函数,进而利用等距规则网格上相应函数的Toeplitz结构采用FFT进行加速。FGG-FG-FFT是近年来对FFT加速算法的一种。它的主要思想是采用匹配的方法将原有格林函数表示成等距规则网格上的格林函数。传统FGG-FG-FFT方法的计算实例中,匹配系数通常为复数,导致建立矩阵方程时要对实部与虚部分别建立,增加仿真的复杂度和运算量,由于其虚部的绝对值较实部的绝对值非常小,所以完全可以用实系数匹配来提高仿真效率。

发明内容

为了解决上述问题,本发明提出了实系数匹配方法,对原匹配方法进行修正,以加快求解矩阵方程,同时提出了一种适用于FGG-FG-FFT的新匹配模板——降阶模板。改进后的方法能够在保证精度的前提下有效减小迭代过程的计算复杂度,提升目标电磁散射的仿真效率。

本发明提供一种高效目标电磁散射仿真方法,包括以下步骤:

S1.将雷达目标表面离散为三角面元对,包括用于电磁计算的若干元素,其中,元素包括左面元、右面元、棱边;

S2.基于三角面元对,构建基函数方程模型;

S3.基于混合积分方程,通过基函数方程模型,构建第一矩阵模型,其中,第一矩阵模型,包括,第一矩阵元素和第二矩阵元素;

S4.基于格林函数,通过实数匹配的方法,构建等距规则网格格林函数模型,基于第一矩阵元素和第二矩阵元素,通过采用FFT方法,解析远区矩阵元素方程模型;;

S5.基于传统矩量法,通过等距规则网格格林函数模型,依据第一矩阵模型,构建近区矩阵元素方程模型;

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