[發明專利]一種快速自適應地生成激勵無關特征基函數的方法

有效

• 申請號: 201610105762.7
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105786765B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 陳新蕾;費超;張楊;顧長青;李茁
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15;G06F17/16
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 艾中蘭

本發明公開一種快速自適應地生成激勵無關特征基函數的方法，首先對已分塊的電磁目標做分塊擴展，針對各個分塊，利用快速自適應交叉近似算法自適應地選擇一定數量的具有不同極化方式的入射平面波，生成激勵矩陣并表示成三個矩陣相乘的形式；接著由擴展塊上的自阻抗矩陣和激勵矩陣的左矩陣計算出感應電流，并利用該感應電流矩陣生成初始特征基函數；然后，利用正交分解算法和截斷奇異值分解算法去掉特征基函數中的冗余部分，得到初始特征基函數的截斷奇異值分解形式；最后由該截斷奇異值分解形式而得到最終的特征基函數。本發明針對不同電磁目標和分塊情況可以自適應地選取不同極化方式不同入射角度的平面波數量，有效地提升生成特征基函數的效率。

技術領域：

本發明涉及一種快速分析電大尺寸導體目標電磁散射的方法，尤其涉及一種快速自適應地生成激勵無關特征基函數的方法。

背景技術：

電大目標的電磁散射問題一直受到國內外學者的廣泛關注。矩量法(Method ofMoments,MoM)將電磁積分方程轉化成矩陣方程，是計算目標散射特性的有效途徑。但是傳統矩量法的迭代求解的復雜度為O(N²)，這里N是未知量的數目，如此高的復雜度限制著傳統矩量法在計算電大目標的應用。

激勵無關(Excitation Independent,EI)的特征基函數法(CharacteristicBasis Function Method,CBFM)用不同入射方向和不同極化方式的平面波照射每塊所產生的響應作為初始特征基函數。由于初始特征基函數對應于各個方向和各種極化的平面波在該塊的響應，所以初始特征基函數能夠表征出該塊在平面波照射下的感應電流的所有特征。然后通過奇異值分解(Singular Value Decomposition,SVD)去除這些初始特征基函數之間的相關性，可以減少初始特征基函數中的冗余。由于該CBFM產生的特征基函數適用于任意激勵，對不同的激勵不需要重新生成特征基函數和縮減矩陣，所以在求解多激勵電磁問題時具有明顯優勢，例如單站雷達散射截面(Radar Cross Section，RCS)的求解。

近年來，國內外學者基于激勵無關的初始特征基函數，提出了一些提升其計算和奇異值分解的效率的方法。通常情況下，每種極化方式的入射平面波都是在單位球面內均勻地選取的，對于不同電磁目標選取的入射平面波的數量，是完全依靠經驗去設置的。顯然，僅僅憑借經驗去選取合適的入射平面波數量，是不可靠的。為了解決這個問題，RajMittra的課題組于2009年給出了這樣一個建議數值，每種極化方向的入射平面波可選取的最大數量為8π²(r_λ+1)²，其中r_λ是能夠完全包含該擴展塊的最小球面的半徑。然而，這種方法僅僅考慮了電磁目標的分塊及擴展塊的大小，忽略了電磁目標的結構復雜度性的影響，以及截斷奇異值分解的誤差的影響。對于簡單結構的電磁目標，這種方法會使其有很大的冗余量，嚴重影響特征基函數的生成效率；對于復雜結構的電磁目標，平面波數量易于選擇不足夠，導致生成的特征基函數不能完整地體現出其特性。

發明內容：

發明目的：為了解決生成激勵無關特征基函數效率不足的問題，本發明提出了一種快速自適應地生成激勵無關特征基函數的方法。該方法基于快速自適應交叉近似算法，在生成特征基函數時，能夠根據不同的電磁目標和分塊自適應地選擇每種極化方式的入射平面波數目，避免了選擇數量不足導致其計算數值不準確，以及選擇數量過多導致計算效率降低的問題。

為了達到上述目的，本發明的技術方案實現的基本步驟如下：

第一步：針對導體目標的表面用三角形面片進行離散，在每個相鄰的三角形面片對上定義RWG基函數；根據導體目標表面邊界條件建立用于散射計算的表面積分方程，利用所定義的RWG基函數和矩量法對表面積分方程進行離散；

第二步：對所有RWG基函數進行分塊，并對每一個分塊做塊擴展；