[發明專利]一種基于全波仿真的散射熱點成像算法

在審

• 申請號: 201710533094.2
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN109214019A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 蔣尋涯;張曼露;李德力;任維君;王文琴;趙英燕;韓文達;姚佳;汪海鋒
• 申請（專利權）人: 上海東峻信息科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海宏京知識產權代理事務所(普通合伙) 31297
• 代理人: 趙霞

本發明涉及一種基于全波仿真的電大體系散射熱點成像算法。首先對電大體系散射目標進行建模，第二步利用優化改進后的全波算法進行仿真，得到目標的散射特性，然后將仿真得到的目標散射特性處理為頻率角度的散射矩陣，最后利用散射熱點成像算法得出目標的熱點像。本發明在電大體系目標，例如飛機、艦船的隱身設計中，可以在節省計算資源（時間、內存）的情況下直觀地的發現散射熱點，從而容易發現相關散射機制，并進行優化設計，具有很強的實際工程應用價值。

技術領域

本發明涉及一種仿真目標電磁散射特性全波算法和散射熱點成像算法，特別涉及一種基于全波仿真的散射熱點成像算法，屬于電磁仿真成像算法領域。

背景技術

基于全波仿真的散射熱點成像的基本思想是模型物體放置在空間中無移動和轉動，光源步進地從各個角度對物體照射寬頻帶的平面波，仿真得出物體的電磁散射特性。通過散射熱點成像算法處理就可以得到物體的散射熱點二維像。基于電磁仿真數據得到物體的散射熱點在大型船艦、飛機隱身設計上具有廣泛的應用前景。大型船艦、飛機的散射熱點成像有以下特點：⑴體系巨大，在火控雷達探測頻段上，船艦、飛機具有上百倍波長或更大；⑵熱點成像算法需要多頻點多角度的散射數據，對于傳統時域算法來說需要巨大的計算資源。傳統的散射熱點成像數據來源大多是采用物理光學或射線追蹤得到的目標散射數據，這些高頻計算方法仿真速度很快，但是計算不準確，忽略二面角、三面角、腔體耦合效應，不能為計算物體散射熱點提供準確數據。要提供準確的目標散射特性還要依賴精確的全波算法實現。傳統的全波算法有限元法、矩量法(或快速多極子算法)、時域有限差分等，其中有限元法和矩量法隨著仿真體系的增長計算量增長較快，在仿真船艦、飛機這種電大體系目標時，時域有限差分法具有天生的優勢。

發明內容

本發明基于全波仿真的散射熱點成像算法公開了新的方案，采用改進的時域有限差分法在保證仿真精確度的基礎上提升時域有限差分全波仿真方法的仿真速度，解決了現有方案需要占用巨大計算資源的問題。

本發明基于全波仿真的散射熱點成像算法，其特征在于，步驟如下：

⑴對電大體系散射目標進行建模；

⑵利用優化改進后的時域有限差分算法進行仿真，得到目標的散射特性；

⑶將目標散射特性處理為頻率角度空間的散射矩陣；

⑷利用二維散射熱點成像算法將頻率角度空間的散射矩陣變換到目標所在的二維空間，得到目標的散射熱點成像。

進一步，在以上方案方法的步驟⑵中利用優化改進后的全波算法進行仿真，得到目標的散射特性，步驟如下：

⑴工程文檔基本參數設置；

⑵導入模型；

⑶設置激勵源；

⑷設置記錄器；

⑸劃分共形網格；

⑹啟動并行計算；

⑺數據分析。

進一步，在以上方案方法的步驟⑸中劃分共形網格采用非均勻網格劃分方式，非均勻網格劃分能夠在接觸面上需要精細網格劃分的部位劃分更細的網格，在同等精度要求下比均勻網格所需的網格數更少，提高計算速度。

進一步，在以上方案方法的步驟⑸中劃分共形網格的邊界網格算法采用多格點的場聯合地滿足邊界條件，提高計算準確度。

進一步，在基礎方案方法的步驟⑷中散射熱點成像算法采用運動補償計算將運動目標歸結為旋轉運動目標，散射熱點成像過程簡化為轉臺成像，轉臺成像是假定目標放置在一個轉動的平臺上，目標相對于雷達視線只有旋轉運動。