[发明专利]一种基于电磁散射技术的地海环境可视化生成方法

摘要

本发明涉及一种基于电磁散射技术的地海环境可视化生成方法，与现有技术相比解决了无法对地海环境进行可视化仿真模拟的缺陷。本发明包括以下步骤：实际物理背景的获取；构建入射粗糙面模型；基于粗糙面的模型获取矩阵方程；地面环境目标或海面环境目标的电磁散射系数的计算；地海环境可视化的实现。本发明利用矩量法、快速多极子方法或特征基函数计算出一维导体/介质粗糙面和海面的电磁散射，对地海环境实现可视化模拟。

主权项

1.一种基于电磁散射技术的地海环境可视化生成方法，其特征在于，包括以下步骤：11)实际物理背景的获取：利用电磁散射技术对地面环境或海面环境进行探测，获取实际物理背景参数；12)构建入射粗糙面模型：根据实际物理背景参数，基于电磁散射技术对入射平面波参数和所入射的粗糙面参数进行设置，构建入射平面波方程b和入射粗糙面的模型；所述的构建入射粗糙面模型包括以下步骤：121)根据实际物理背景设置参数，其包括入射波参数、粗糙面参数，其中，入射波参数包括频率、入射角，粗糙面参数包括样本个数M、采样点数N、每个波长的采样点数N1；122)若实际物理背景为对地面环境进行探测，则设置粗糙地面参数，包括纵向特征参数、横向特征参数、介电常数；若实际物理背景为对海面环境进行探测，则设置风速、介电常数；123)通过参数设置从而得到入射波方程b,入射波方程b的元素表达式如下：bm＝Ψinc(xm,f(xm))，其中Ψinc(xm,f(xm))为(xm,f(xm))位置处的入射波；采用入射波能量高斯分布的锥形波作为入射波，其表达式为式中：w(r)＝[2(x+ztanθ_i)²/g²‑1]/(k₀gcosθ_i)²其中，r表示位置(x,z)，i满足i2＝‑1，k0是入射空间的波数因子，θi是入射角，g为锥形波因子；124)基于地海环境高度起伏的功率谱并结合蒙特卡罗技术构建粗糙面模型f；13)基于粗糙面的模型获取矩阵方程：根据实际物理背景选择相应的极化方式，建立粗糙面上的积分方程并离散为矩阵方程；14)地面环境目标或海面环境目标的电磁散射系数的计算：根据获得的入射平面波方程b和矩阵方程Z，建立阻抗矩阵方程组，通过求解阻抗矩阵方程组得到粗糙面模型表面的电流系数；根据电流系数得到待求的地面环境目标或海面环境目标表面的电流分布，计算出地面环境目标或海面环境目标的电磁散射系数；15)地海环境可视化的实现：将地面环境目标或海面环境目标的电磁散射系数的计算步骤用Fortran语言实现，将Fortran语言源代码编制成Fortran动态链接库DLL文件,用C#用户界面调用该DLL文件实现混合编程，实现地海环境的可视化。