[发明专利]一种应用于复杂地形的短波地波仿真方法及系统

权利要求书

1.一种应用于复杂地形的短波地波仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

确定待仿真区域所对应的用于区分远区与近区的分界线；

构建用于近区计算的三维模型，以计算近区各个曲面上的电流和磁流以得到近区的电流分布和磁流分布，并获取近区各个曲面在高斯积分采样点坐标上产生的散射磁场；

以用于远区计算的二维模型所在平面为参考面，提取分界线上的高斯积分采样点的散射磁场的z方向分量，以获取用于远区计算的入射场；

设置用于远区计算的边界条件和步进长度，采用离散混合傅里叶变换对二维模型进行求解以得到下一个步进处的场强值，迭代计算以得到待预测点处的场强值，进而求解得到待预测点处的磁场和电场垂直分量。

2.根据权利要求1所述的一种应用于复杂地形的短波地波仿真方法，其中，采用观察收敛法来确定分界线位置，具体包括：

设置分界线位于不同的位置，通过观察计算得到待测点的场强分布或路径损耗或传播因子的收敛状况来确定分界处位置。

3.根据权利要求1或2所述的一种应用于复杂地形的短波地波仿真方法，其中，用于近区计算的三维模型和用于远区计算的二维模型的构建过程包括：

从数字高程模型中提取以发天线为中心，lλ为半径的地形等高线数据，对地形等高线数据进行线性插值处理和点面转化，以构建的复杂地形近区三维模型，其中，λ表示短波波长，l表示波长个数；

从数字高程模型中提取收、发天线远区传播路径上的地形高程数据，通过对其进行线性插值处理、点面转化和剖面提取后，构建复杂地形远区二维模型；

以发天线为原点，收发天线之间的传播路径为横坐标，垂直高度为纵坐标，建立xoz参考平面，根据分界线的位置得到远区二维仿真模型入射场激励所需的高斯积分采样点坐标。

4.根据权利要求3所述的一种应用于复杂地形的短波地波仿真方法，其中，利用天线和复杂地形近区三维模型进行辐射体建模，设置建模区域的介电常数、电导率、磁导率以及辐射源的频率，采用高阶矩量法计算天线和复杂地形近区三维模型上地型中各曲面上的电流J和磁流M，具体包括：

计算电磁流基函数系数向量X，即利用高阶矩量法计算近区三维仿真模型的阻抗矩阵A和电压矩阵B，并利用阻抗矩阵A和电压矩阵B构建稠密矩阵方程AX＝B，再求解该稠密矩阵方程，得到电磁流基函数系数向量X，其中，I_n为电流基函数的第n个系数向量，M_n为磁流基函数的第n个系数向量，

计算天线和复杂地形近区三维模型上地型中各曲面上的电流J和磁流M，即根据电磁流基函数系数向量计算近区三维仿真模型各曲面上的电流J和磁流M；

其中f_n(r)为基函数，η₀为自由空间中的波阻抗，I_n为电流基函数的第n个系数向量，M_n为磁流基函数的第n个系数向量，N表示基函数的最大个数，r为场点矢径。

5.根据权利要求4所述的一种应用于复杂地形的短波地波仿真方法，其中，以电流J和磁流M作为等效源，求解等效源在高斯积分采样点坐标上产生的散射磁场H_S(r)：

其中,J为各曲面上的电流，M为各曲面上的磁流，j为虚数单位，k为媒质空间波数，η₀为自由空间波阻抗，r'为源点坐标，R为场点到源点的距离，G(R)为自由空间格林函数，为梯度算子，s指目标曲面。

6.根据权利要求5所述的一种应用于复杂地形的短波地波仿真方法，其中，用于远区计算的入射场u(x₀,z)为：

其中，x₀为分界线在xoz参考面上的横坐标，H_z为分界线上的高斯积分采样点的散射磁场H_S(r)的z方向分量。