[發明專利]電大目標電磁散射特性快速降維分析方法

有效

• 申請號: 201410276441.4
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN105205299B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 陳如山;樊振宏;丁大志;何姿
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

本發明公開了一種電大目標電磁散射特性快速降維分析方法。首先將物體進行面網格離散以及體網格離散，待求的散射方向為拋物線的軸向方向；在沿拋物線的軸向方向上構造若干個切面，每個切面用長方形網格進行離散，對不同物理位置上的網格點添加不同的邊界條件；在每個面上采用交替方向隱式差分格式獲取相鄰兩個切面間的關系，最后在散射體表面根據切向電場分量為0的方程以及拋物線方程，聯立構造出矩陣方程；依次各個切面上的節點電場值進行遞推求解，通過不斷更新邊界點的信息以及方程的右邊向量求解下一個切面上各個離散節點處的電場值。本發明在電大金屬目標的電磁散射特性分析中能夠節省計算時間以及內存，并且有利于并行求解，具有很強的實際工程應用價值。

技術領域

本發明屬于目標電磁散射特性數值計算技術領域，特別是一種電大目標電磁散射特性快速降維分析方法。

背景技術

電磁計算的數值方法如矩量法(MOM)，有限元法(FEM)，時域有限差分方法(FDTD)可以很好地解決電小尺寸物體的散射，但在計算電大物體的散射時，對計算機的配置要求過高。近似方法如射線跟蹤、物理光學等高頻方法則只能求解規則形狀的電大物體的散射。迭代推進方法是用于求解目標散射問題的一種比較新型的方法，世界上許多國家主要在空間場的迭代遞推、電流的迭代遞推和時域場的迭代遞推等方面做了大量的研究并取得一定的研究成果。拋物線方程方法屬于迭代推進方法，它是波動方程的一種近似形式，假設電磁波能量在沿著拋物線軸向的錐形區域內傳播。拋物線方程方法為求解電磁散射提供了一種準確、高效的計算方法，但是它存在的主要缺陷是只能對拋物線方向近軸區域內的電磁散射進行計算，拋物線的軸向受到入射場方向的限制，并且現有技術僅將三維問題降為二維問題進行求解，存在運算量大、速度慢的缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種快速、準確的電大目標電磁散射特性快速降維分析方法，該方法對于場值的行列求解相互獨立，通過并行加速求解，能夠快速得到電磁散射特性參數。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種電大目標電磁散射特性快速降維分析方法，步驟如下：

步驟1、建立物體的離散模型，確定拋物線的軸向方向作為x軸，采用網格對物體沿拋物線的軸向方向進行離散處理，形成垂直于x軸的若干個切面，通過求解剖分的三角形網格與切面交點確定每個切面所切物體的邊界點，再通過四面體網格來判斷所有節點的位置；

步驟2、構造矩陣方程，在x軸，y軸、z軸方向采用CN差分格式，并寫成交替方向隱式差分格式獲取相鄰兩個切面間的關系，最后在散射體表面根據切向電場分量為0的方程以及拋物線方程，聯立構造出矩陣方程；

步驟3、令x軸方向為待求的散射方向，依次對沿x軸方向的各個切面上的節點電場值進行遞推求解，通過不斷更新邊界點的信息以及方程的右邊向量來求解下一個切面上各個離散節點處的電場值；

步驟4、對各個切面上的節點電場值進行遞推，求解最后一個切面上的節點電場值，根據遠近場轉換求解目標散射體雙站RCS。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：(1)方程形成簡單：將一個三維問題轉化為一系列的二維問題進行求解，矩陣形成快捷簡便；(2)每個面的場值行列計算互相獨立，可通過并行提高計算效率；(3)求解矩陣為三對角矩陣，可通過追趕法求解，提高計算速度。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是本發明能量沿拋物線軸向傳播示意圖。

圖2是本發明某一切面上未知量分布的示意圖。

圖3是本發明入射場方向與矢量拋物線軸向示意圖。

圖4是本發明實施例中散射體雙站RCS曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細描述。