[發明專利]快速獲取目標電磁散射特性的高斯波束方法

有效

• 申請號: 201410364662.7
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN105303022B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 戴成功;丁大志;陳如山;樊振宏;陶孝鋒;紀健超
• 申請（專利權）人: 南京輝宏電子信息有限公司;南京理工大學;西安空間無線電技術研究所
• 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

技術領域

本發明屬于目標電磁散射特性的快速計算技術，特別是一種提高快速多極子計算效率的數值方法。

背景技術

目標的雷達回波特性在軍事中具有很重要的意義，提出一種精確而有效的電磁分析模型顯得極為重要。解決目標的雷達回波的一種有效的方法是在目標表面建立積分方程，將其轉換為方程組求解。快速多極子方法是一種分析目標電磁散射問題的高效數值方法(J.Song,C.C.Lu,and W.C.Chew,“Multilevel fast multipole algorithm for electromagnetic scattering by large complex objects,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.45,no.10,pp.1488–1493,1997.)，該方法的基本原理是利用格林函數的加法定理展開，將遠場之間的作用轉換成聚合因子、轉移因子以及配置因子相乘的形式，以達到加速矩陣矢量乘的目的。

但是在分析電大或者超電大尺寸目標時，快速多級子仍然面臨著計算資源消耗巨大的問題。這是因為在快速多極子技術中，組與組之間的轉移作用是定義在單位Ewald球面上，并且在該球面上積分需要大量的采樣計算(R.L.Wagner and W.C.Chew,“A ray-propagation fast multipole algorithm,”Microwave Opt.Tech.Lett.,vol.7,no.10,pp.435–438,1994)。因此，即便可以采用高效的內插和外推技術。轉移過程的計算也是非常消耗計算資源的，實際上當兩個組之間的距離離得較遠時，沒有必要計算組之間的所有轉移因子分量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種快速獲取目標電磁散射特性的高斯波束方法。

實現本發明目的的技術方案為：一種快速獲取目標電磁散射特性的高斯波束方法，步驟如下：

第1步，設置工作頻率f，建立目標的幾何模型，并對模型進行網格劃分；

第2步，在目標表面根據邊界條件建立電場積分方程，利用伽遼金測試方法得到矩陣方程組；

第3步，利用加法定理對自由空間中的格林函數進行展開；

第4步，將被展開格林函數中的源點的空間位置加入虛部位移，得到具有高斯波束形式的轉移因子；

第5步，在具有高斯波速形式的轉移因子上加上窗函數；

第6步，保留轉移因子中大的角譜分量，舍去小的角譜分量。

第7步，利用迭代方法求解矩陣方程組，得到感應電流展開系數，并計算雷達散射截面RCS。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：(1)轉移因子構造簡單。轉移因子的構造過程中僅僅需要將格林函數展開項中的轉移因子位置變量加入虛部位移。(2)構造的轉移因子方向性強。構造的轉移因子具有高斯波束的衰減特性，方向性強，窗函數的引入能進一步加強轉移因子的方向性。

附圖說明

圖1是本發明目標三角形網格剖分示意圖。

圖2是本發明RWG基函數示意圖。

圖3是本發明遠場組之間相互作用示意圖。

圖4是本發明轉移因子斷示意圖。

圖5是本發明F15飛機模型示意圖。

圖6是本發明F15飛機模型雙站雷達散射截面計算結果。

具體實施方式

本發明采用的方案中，通過在快速多極子方法轉移因子中的位置變量加入虛部位移，使得轉移因子具有高斯波束的特性，即轉移因子在遠場組組中心連線方向上具有較大分量，并隨著轉移因子分量方向與組中心連線方向夾角的增大而快速衰減；再在轉移因子上加上窗函數，進一步增強轉移因子的方向性。然后舍去較小的轉移因子分量，保留較大的分量。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

第一步，設置工作頻率f，建立目標的幾何模型，并對目標進行三角形網格劃分，三角形網格的平均邊長為0.1λ，其中λ表示入射平面波波長。圖1所示為目標網格剖分示意圖。

第二步，在目標表面根據邊界條件建立電場積分方程，利用伽遼金測試方法得到矩陣方程組ZI＝V。電場積分方程表示為：

其中，為虛數單位，k為波數，η為自由空間波阻抗為目標表面處的感應電流，為自由空間和之間的格林函數。為入射平面波電場，▽表示梯度算子，▽'·表示散度算子，|_tan表示取切向分量。在三角形的每條邊上定義RWG基函數