[发明专利]近场条件下电大尺寸目标的电磁散射仿真方法

说明书

本发明公开了近场条件下电大尺寸目标的电磁散射仿真方法，包括以下步骤：S1、根据与真实目标雷达场景相应的雷达天线参数构建由偶极子阵列组成的天线辐射特性等效模型；S2、设置目标平台的物理参数和位置参数和观测区域的物理参数和位置参数，使得目标平台与雷达天线处于近场状态；S3、将偶极子阵列中的偶极子源视为辐射源，然后在散射条件参数下、采用高频方法计算目标平台在辐射源照射下的电磁散射总场；S4、将电磁散射总场可视化处理。本发明具备非常高的仿真精度和不失真特性，同时其具备非常低的内存计算损耗和快速的计算效率。

技术领域

本发明涉及一种电磁散射仿真方法，具体涉及一种近场条件下电大尺寸目标的电磁散射仿真方法。

背景技术

实际工程应用中，通常根据远场条件准则(其中，r为雷达到目标的观测距离，D表示目标尺寸，λ表示雷达波波长)将雷达天线场区分为近场与远场两部分。现有目标电磁散射研究大多针对远场区，该区域中电磁散射特性仅与目标的几何形状、材料电磁特性以及入射波频率、角度、极化相关，而与雷达天线本身无关，因此可以基于“传统远场平面波模型”计算远场目标电磁散射特性。

然而在一些特殊雷达场景中(例如：200m长度的舰船，X波段下的远场距离超过1000Km)，受制于有限的观测距离，远场条件准则难以满足，目标往往处于雷达近场区域，对此类场景的电磁散射研究也是十分重要的。在该场景中，接收到的目标雷达回波信号除了受到上述远场条件下的因素影响外，还与雷达天线辐射特性及观测距离之间同样存在着复杂的相关性，如何构建雷达天线电磁特性模型及基于该模型的电磁散射计算方法修正将是近场区域电磁散射计算中亟待解决的关键问题。

现有针对目标近场条件下的电磁散射模型及相关理论的研究相对较少，主要包括以下几个方面：

采用数值法直接求解近场天线照射下目标散射特性，该方法精度高，但限于计算效率低、占用空间大等原因，无法处理电大场景下目标电磁散射问题。基于物理光学-弹跳射线法的高频方法具有解决电大场景下目标电磁散射计算能力，因此受到更大的重视。

现有研究大多采用“点源模型”作为天线辐射特性，电磁波以点源为中心向自由空间均匀辐射，辐射场大小与点源到目标的距离及自身大小有关，其结构简单、易于实现。然而实际场景中辐射源所产生的辐射场均具有一定方向性，不存在理想点源，所以该方法无法真实反映目标散射特性。

部分研究对原有“点源模型”进行修正，提出“近场方向图等效模型”，通过对理想点源与方向性函数进行相乘，以此表征天线的方向性。但天线方向图仅适用于天线位于远场条件的情况，当天线与目标距离也不满足天线远场条件时，该方法失效。

同时，现有技术中，也有采用商业软件Feko，以矩量法进行仿真，虽然该方法可以达到所需要的计算精度，但同时存在内存消耗大、计算效率低等缺点。

发明内容

本发明针对真实雷达场景下的目标雷达特征信号的探测需求，建立基于射线追踪方法和偶极子等效模型下目标近场电磁散射仿真方法，突破实际工程环境下的近场电磁散射建模关键技术，该方法可以提高仿真精度，同时其内存消耗小、计算效率高。

本发明通过下述技术方案实现：

近场条件下电大尺寸目标的电磁散射仿真方法，包括以下步骤：

S1、根据与真实目标雷达场景相应的雷达天线参数构建由偶极子阵列组成的天线辐射特性等效模型；

S2、设置目标平台的物理参数和位置参数和观测区域的物理参数和位置参数，使得目标平台与雷达天线处于近场状态；

S3、将偶极子阵列中的偶极子源视为辐射源，然后在散射条件参数下、采用高频方法计算目标平台在辐射源照射下的电磁散射总场；

S4、将电磁散射总场可视化处理。