[發(fā)明專利]多個(gè)不共軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體電磁散射特性的仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310151747.2
• 申請(qǐng)日: 2013-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103217675A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳如山;丁大志;樊振宏;蘇婷;葉曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多個(gè)不共軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的電磁散射特性的仿真方法。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體是指繞一軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的三維目標(biāo)，是一種常見(jiàn)的雷達(dá)目標(biāo)，如各種多彈頭問(wèn)題，導(dǎo)彈群?jiǎn)栴}等，被廣泛的關(guān)注和研究。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體矩量法可以高效的分析各類旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的電磁散射，相比于傳統(tǒng)的基于RWG基函數(shù)剖分建模的分析方法內(nèi)存消耗和計(jì)算時(shí)間都要少很多。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱矩量法由Andreasen,M.G在1965年首先提出(M.Andreasen,Scattering?from?bodies?of?revolution,Antennas?and?Propagation,IEEE?Transactions?on,vol.13,pp.303-310,1965.)。文中將入射平面波利用傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)為相互正交的柱面波形式，利用各模式間的正交性，分別求解單一模式下的感應(yīng)電流，然后進(jìn)行線性疊加求得散射場(chǎng)的分布。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體矩量法實(shí)際上是將原三維問(wèn)題降成了兩維半維問(wèn)題，從而大大降低的計(jì)算復(fù)雜度。然而，對(duì)于多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體群的散射問(wèn)題，我們無(wú)法直接在一個(gè)坐標(biāo)系中建立旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體群中所有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的母線且保持它們共軸，除非它們本來(lái)就公用一條旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸。因此直接使用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體矩量法不能對(duì)多個(gè)不共軸的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體實(shí)現(xiàn)降維，因而無(wú)法發(fā)揮高效性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種仿真速度快、內(nèi)存消耗低、精度高的多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體電磁散射特性的仿真方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種多個(gè)不共軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體電磁散射特性的仿真方法，所述多個(gè)不共軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體包括至少兩個(gè)不共軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體，步驟如下：

第1步，建立模型和局部直角坐標(biāo)系：分別建立各個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的第一局部直角坐標(biāo)系，并建立各個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的等效球面，然后建立各個(gè)等效球面的第二局部直角坐標(biāo)系；選擇其中一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的第二局部直角坐標(biāo)系為全局坐標(biāo)系；確定各個(gè)第二局部直角坐標(biāo)系原點(diǎn)在全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，以還原各個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的實(shí)際空間位置；

第2步，以平面波為激勵(lì)源，確定激勵(lì)向量：在每個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的第二局部直角坐標(biāo)系下，得到等效球面上等效入射電磁流即激勵(lì)向量，每個(gè)模式的激勵(lì)向量乘以相位因子，還原各個(gè)等效球面的實(shí)際入射電磁流；

第3步，分別建立各個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的第一局部坐標(biāo)系下的散射矩陣：散射矩陣描述等效球面上的外界等效入射電磁流經(jīng)過(guò)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體作用后在等效球面上產(chǎn)生的等效散射電磁流之間的關(guān)系；

第4步，為每?jī)蓚€(gè)場(chǎng)等效球面、源等效球面建立第三局部直角坐標(biāo)系，在相應(yīng)的第三局部直角坐標(biāo)系下確定該場(chǎng)等效球面、源等效球面之間的傳輸矩陣；

第5步，建立第一局部直角坐標(biāo)系、第二局部直角坐標(biāo)系、第三局部直角坐標(biāo)系之間的關(guān)系，確定各個(gè)局部直角坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)矩陣；

第6步，根據(jù)第2步～第5步的信息建立求解方程組，使用迭代法得到各個(gè)等效球面上的等效電磁流；

第7步，由第6步中等效球面上的等效電磁流確定遠(yuǎn)區(qū)的散射場(chǎng)，得到雷達(dá)散射截面積。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著效果是：（1）仿真速度快和內(nèi)存消耗低，適合電大尺寸的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體群的電磁散射問(wèn)題的仿真分析；（2）建模方便，存儲(chǔ)的信息少，分析不受各個(gè)目標(biāo)相互之間距離和目標(biāo)本身姿態(tài)的限制；（3）理論可靠，易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)不共軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的電磁散射特性的仿真與設(shè)計(jì)有重要的意義。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體的模型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體在第一局部直角坐標(biāo)系下的母線和等效球面的母線。

圖3是本發(fā)明第一局部直角坐標(biāo)系和第二局部直角坐標(biāo)系之間的關(guān)系。

圖4本發(fā)明各個(gè)局部坐標(biāo)系之間的位置關(guān)系及空間平移變量的設(shè)置。

圖5本發(fā)明三角基函數(shù)示意圖。

圖6是本發(fā)明傳輸矩陣作用示意圖。

圖7本發(fā)明實(shí)施例1中多個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體彈頭模型示意圖。

圖8本發(fā)明實(shí)施例1中雙站雷達(dá)散射截面積。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，以一個(gè)轉(zhuǎn)對(duì)稱體群的電磁散射問(wèn)題的仿真分析為例（如圖1所示），對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體步驟作進(jìn)一步闡述：