[发明专利]一种非均匀媒质可视求迹散射分析方法

摘要

一种非均匀媒质包覆目标的雷达散射截面高效计算方法，首先将非均匀介质按照其电磁参数等效为分层均匀媒质，在OpenGL中进行光照模型设置和三维视点选取，并将这三部分信息输入图形硬件处理器，由图形硬件处理器完成三维目标的“自动遮挡”，输出“自动遮挡”后显示在计算机屏幕上的实时目标图和可见像素信息，包括每个像素的亮度值(R，G，B)和三维坐标(x，y，z)，根据入射电磁波的方向，然后在OpenGL中逐层显示射线到达的媒质分界面，提取各个像素的亮度与坐标信息，结合分界面两侧的电磁参数确定射线的反射与折射，从而追踪射线的方向，确定射线到达目标本体时，目标各像素的入射电磁波入射方向，在损耗媒质中，同时计算每条射线在传播路程上的衰减，最后由物理光学场与边缘绕射场积分计算出非均匀媒质包覆目标雷达散射截面。本发明的优点在于提供了一种基于图形显示的计算非均匀媒质雷达散射特性新方法，克服了传统计算方法效率低和实验测量方法成本高、大尺寸媒质不可算、人为控制困难等缺点，实现了非均匀媒质电磁散射特性的高效快速计算。

主权项

一种非均匀媒质可视求迹散射分析方法，其特征在于通过如下步骤实现：步骤1，非均匀媒质可视求迹散射分析方法，首先对非均匀媒质根据起参数分布进行分层，将各层假定为均匀媒质，并得到各分层界面的几何参数，分界面可以是任意的二次曲面，以dxf后者mesh格式文件保存；步骤2，当雷达参数确定后，在雷达视线方向，根据射线到达的先后次序显示各个分层界面，直到射线入射到被包覆的目标上，同时，进行光照模型设置和三维视点选取，光照模型设置的目的在于对目标图像进行着色，以得到目标面元和棱边元的相关几何信息，三维视点选取在单站雷达的位置；步骤3，将几何模型、光照模型和三维视点这三部分信息输入图形硬件处理器，由图形硬件处理器完成三维目标的“自动遮挡”，即基于硬件的快速处理功能，得到模型可见部分的多边形集合，输出“自动遮挡”后显示在计算机屏幕上的实时目标图和所有像素信息，包括每个像素的亮度值(R，G，B)和三维坐标(x，y，z)；步骤4，在已知分层均匀媒质分界面各像素之法矢以及入射射线入射方向的条件下，根据几何光学的原理，射线在各层分界面上发生反射和折射，假设分层界面上每个像素为平面，根据该像素两侧媒质的参数，对射线进行求迹；步骤5，追踪到入射至目标本体的每一个像素上的射线的传播轨迹以及最后的射入矢量，根据射线的传播轨迹获得射线传播中的扩散因子来计算入射到目标每一像素上的射线之幅度，由此，由物理光学和物理绕射理论计算出该条件下的目标的雷达散射截面；步骤6，在有耗的媒质中，根据每一条射线的传播路径，以及所经过各层媒质的参数，根据WKB法计算出由损耗引起的衰减量。