[发明专利]电大目标电磁散射特性快速降维分析方法

摘要

本发明公开了一种电大目标电磁散射特性快速降维分析方法。首先将物体进行面网格离散以及体网格离散，待求的散射方向为抛物线的轴向方向；在沿抛物线的轴向方向上构造若干个切面，每个切面用长方形网格进行离散，对不同物理位置上的网格点添加不同的边界条件；在每个面上采用交替方向隐式差分格式获取相邻两个切面间的关系，最后在散射体表面根据切向电场分量为0的方程以及抛物线方程，联立构造出矩阵方程；依次各个切面上的节点电场值进行递推求解，通过不断更新边界点的信息以及方程的右边向量求解下一个切面上各个离散节点处的电场值。本发明在电大金属目标的电磁散射特性分析中能够节省计算时间以及内存，并且有利于并行求解，具有很强的实际工程应用价值。

主权项

1.一种电大目标电磁散射特性快速降维分析方法，其特征在于，步骤如下：步骤1、建立物体的离散模型，确定抛物线的轴向方向作为x轴，采用网格对物体沿抛物线的轴向方向进行离散处理，形成垂直于x轴的若干个切面，通过求解剖分的三角形网格与切面交点确定每个切面所切物体的边界点，再通过四面体网格来判断所有节点的位置；步骤2、构造矩阵方程，在x轴，y轴、z轴方向采用CN差分格式，并写成交替方向隐式差分格式获取相邻两个切面间的关系，最后在散射体表面根据切向电场分量为0的方程以及抛物线方程，联立构造出矩阵方程；步骤3、令x轴方向为待求的散射方向，依次对沿x轴方向的各个切面上的节点电场值进行递推求解，通过不断更新边界点的信息以及方程的右边向量来求解下一个切面上各个离散节点处的电场值；步骤4、对各个切面上的节点电场值进行递推，求解最后一个切面上的节点电场值，根据远近场转换求解目标散射体双站RCS；步骤2中所述构造矩阵方程，具体包括以下步骤：(2.1)在三维情况下，基于交替方向隐式抛物线方程表示为：式中，分别为第m个面上分布在第i列的连续的三个点(i,j‑1)、(i,j)、(i,j+1)的场值，分别为中间面上分布在第j行的连续的三个点(i‑1,j)、(i,j)、(i+1,j)的场值，分别为第m+1个面上分布在第i列的连续的三个点(i,j‑1)、(i,j)、(i,j+1)的场值；r_y＝2Δx/Δy²，r_z＝2Δx/Δz²，Δx、Δy、Δz分别为x、y、z轴方向上标准网格点的长度，k为波数，i为虚数；(2.2)在PML媒质中，基于交替方向隐式抛物线方程表示为：式中，σ()代表电损耗的函数，σ₀代表电损耗的系数，δ代表趋肤深度的系数σ(y)＝σ₀(y/δ)²，σ(z)＝σ₀(z/δ)²，η＝120π,R₀＝10^‑3；(2.3)对于目标边界点，假设P为散射体表面上的点，n＝(n_x,n_y,n_z)为P点的法向方向，在金属表面切向电场为零，由将电场用各个分量来表示：式中，Ex(P)、Ey(P)、Ez(P)分别为P点电场在x轴、y轴、z轴方向的分量；定义场量为x轴方向传播波函数：式中，代表散射电场值，代表变换后的散射场值；则进行如下变换，由式(5)、(6)得对应的三个方程：式中，分别为波函数在x轴、y轴、z轴方向的分量；分别表示散射电场在x轴、y轴、z轴方向的分量，分别表示入射电场在x轴、y轴、z轴方向的分量；式(7)是秩为2的方程组，不能唯一确定边界条件，引入抛物线方程使方程组具有唯一的解，联立构造出矩阵方程。