[發(fā)明專利]基于互易性原理的粗糙面與目標(biāo)復(fù)合電磁散射仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310512166.7
• 申請(qǐng)日: 2013-10-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103593510A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭立新;柴水榮;王蕊;徐潤(rùn)汶;魏儀文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種電磁散射數(shù)值仿真方法，用于獲取粗糙面與目標(biāo)復(fù)合單站雷達(dá)散射的參數(shù)。

背景技術(shù)

隨著雷達(dá)技術(shù)的快速發(fā)展，粗糙面與目標(biāo)的復(fù)合單站電磁散射研究在理論分析與實(shí)際應(yīng)用中均具有重要的意義。當(dāng)機(jī)載或者星載雷達(dá)對(duì)處于地海面等粗糙背景中的目標(biāo)進(jìn)行電磁探測(cè)時(shí)，雷達(dá)的回波信號(hào)中不僅包含了目標(biāo)的信息還包含了粗糙面背景的電磁散射信號(hào)，通過(guò)分析這些回波信號(hào)，進(jìn)而可以得出粗糙面以及探測(cè)目標(biāo)的某些特性。因而，粗糙面與目標(biāo)的復(fù)合電磁散射特性的研究各個(gè)領(lǐng)域具有顯著的學(xué)術(shù)價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。

在過(guò)去的幾十年中，許多電磁仿真技術(shù)被學(xué)者提出用以處理地海面等粗糙面與目標(biāo)復(fù)合電磁散射問(wèn)題，大致分為近似方法、數(shù)值方法和混合方法。近似方法的優(yōu)點(diǎn)是消耗內(nèi)存低、分析速度快，然而近似方法都是基于特定的物理近似，其精度往往較低并且不具有通用性。相比于近似方法，數(shù)值方法能保持較高的仿真精度，但是其計(jì)算內(nèi)存消耗大，分析速度慢，尤其是針對(duì)粗糙面與目標(biāo)復(fù)合單站電磁仿真上，該類方法對(duì)內(nèi)存的需求已經(jīng)不是普通個(gè)人計(jì)算機(jī)的配置能滿足的，且其仿真速度過(guò)于緩慢，仿真時(shí)間不能滿足工程要求，故該類方法很難應(yīng)用到實(shí)際大尺度粗糙面與電大尺寸目標(biāo)的復(fù)合單站電磁散射仿真中?；旌戏椒軌蛟谝欢ǔ潭壬辖Y(jié)合近似方法和數(shù)值方法的優(yōu)點(diǎn)。利用互易性原理結(jié)合近似方法對(duì)粗糙面與目標(biāo)的復(fù)合電磁散射進(jìn)行仿真時(shí)，往往采用平面波為其入射源，這樣會(huì)在有限長(zhǎng)的粗糙面兩端形成人工反射，降低了該仿真方法的準(zhǔn)確度。而且利用已有互易性原理結(jié)合近似方法對(duì)復(fù)合問(wèn)題進(jìn)行仿真時(shí)目標(biāo)形狀是固定的，使得該仿真方法只能應(yīng)用到粗糙面與某種特定形狀目標(biāo)的復(fù)合電磁散射問(wèn)題中，限制了該仿真方法的通用性和工程應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，針對(duì)大尺度粗糙面與電大尺寸任意形狀目標(biāo)復(fù)合單站電磁散射仿真問(wèn)題，提供了一種基于互易性原理的粗糙面與目標(biāo)復(fù)合電磁散射仿真方法，以在保證精度的前提下降低仿真的內(nèi)存需求，提高仿真效率和工程應(yīng)用性。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案，包括如下步驟：

(1)根據(jù)地面或海面的功率譜密度函數(shù)，通過(guò)蒙特卡洛方法產(chǎn)生仿真的粗糙面；根據(jù)所需目標(biāo)大小形狀要求，利用仿真軟件FEKO對(duì)目標(biāo)進(jìn)行幾何建模，并將產(chǎn)生的目標(biāo)幾何模型加入粗糙面模型，生成仿真所需的復(fù)合模型；

(2)采用錐形波作為雷達(dá)的入射源，照射該復(fù)合模型，利用基爾霍夫近似方法分別獲得粗糙面表面和目標(biāo)表面的等效電流J₁和J₂，并根據(jù)該等效電流與惠更斯原理獲得粗糙面和目標(biāo)對(duì)錐形入射波的直接散射場(chǎng)E₁和E₂；

(3)在觀察點(diǎn)處放置點(diǎn)電流源J_e對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射，利用基爾霍夫近似方法得到點(diǎn)電流源J_e在目標(biāo)表面產(chǎn)生的等效電流J_e2，并利用惠更斯原理獲得目標(biāo)上的等效電流在粗糙面上產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)E₂₁；

(4)利用互易性原理，計(jì)算粗糙面到目標(biāo)的耦合場(chǎng)E₃和目標(biāo)到粗糙面的耦合場(chǎng)E₄，再根據(jù)粗糙面的直接散射場(chǎng)E₁、目標(biāo)的直接散射場(chǎng)E₂、粗糙面到目標(biāo)的耦合場(chǎng)E₃和目標(biāo)到粗糙面的耦合場(chǎng)E₄，獲得該復(fù)合模型的總散射場(chǎng)E_s：

E_s＝E₁+E₂+E₃+E₄

(5)根據(jù)總散射場(chǎng)E_s和入射場(chǎng)E_i，得到復(fù)合模型的單站雷達(dá)散射參數(shù)σ(θ_s)：