[發明專利]高精度介質體目標散射的仿真方法

有效

• 申請號: 201911388924.2
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111144013B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 杜家豪;安翔;呂志清;劉義樂
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/13
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

本發明提出了高精度介質體目標散射的仿真方法，主要解決現有CSIE方程無法使用在介質體散射當中的問題。其方案是：使用half?SWG基函數對網格劃分后的目標模型建模；通過保留組合源積分方程中磁流源散射部分，建立體積分組合源積分方程，并將其使用由導體拓展到介質體；將只在良導體目標的散射場計算用的阻抗邊界條件用到介質體當中，使同一小四面體中存在的電流源與磁流源進行關聯；使用不連續伽遼金法生成矩陣向量表達式，將矩陣向量表達式中的阻抗矩陣轉換為占用內存小，且易于求解的形式；使用廣義最小殘差法對矩陣向量表達式進行求解，得出雙站雷達散射截面RCS。本發明精度高、占用計算機內存小，可用于飛行器械及天線設計。

技術領域

本發明屬于電磁散射技術領域，特別涉及一種介質體的電磁散射仿真方法，可用于飛行器械及天線的設計。

技術背景

此發明方法用的是組合源積分方程CSIE計算雷達散射截面。在電磁仿真方法中，計算導體電磁散射應用比較廣泛的計算方程為聯合場積分方程CFIE。因為這個方程在使用矩量法之后，對物體的網格劃分沒有問題的情況下使用GMRES進行矩陣求解基本不存在不收斂的情況，并且計算精度相對較好。而組合源積分方程CSIE具有比聯合場積分方程CFIE更高的計算精度，之所以使用不夠廣泛其原因在于，它需要更復雜的計算，與更大的矩陣，并且迭代性能不好。

一名為Janas Kornprobst的學者在論文《Weak-Form Combined Source IntegralEquation with Explicit Inversion of the Combined-Source Condition》中使用了一種利用組合源積分方程CSIE方程結合阻抗邊界條件IBC的方法，可以將矩陣縮小到與聯合場積分方程CFIE一樣，即內存占用與聯合場積分方程CFIE相同。并且在經過實驗之后發現，利用論文的方法計算的迭代性能已經達不錯的水平。但是組合源積分方程CSIE結合阻抗邊界條件IBC的方法，目前也只能運用于導體。在電磁散射問題當中介質體的散射問題也十分重要，然而在現有技術資料當中還不能找到將該方法運用于介質體散射的相關介紹與具體實施方法，如需要將此方法運用于介質體散射相關問題，還需要重新對該方法的實施過程進行重新梳理并對相關數學公式進行重新推導。

發明內容

本發明目的在于提出一種解決方法針對上述所述的技術不足，本發明采取的技術方案包括有如下步驟：

(1)使用相關商用軟件對介質體目標進行建模，將其劃分為若干個小四面體，每個小四面體中包含電流源矢量與磁流源矢量，并對每個小四面體的點陣坐標數據與每個小四面體中的介電常數進行導出；

(2)將導出的數據，利用half-SWG基函數分別對每個小四面體中的電流源矢量與磁流源矢量進行數學建模，設某個網格劃分后有N個小四面體時，基函數建模表達式如下：

其中J_m(r)、M_m(r)分別表示第m個小四面體電流源矢量和磁流源矢量，f_mx(r)為第m個小四面體上的第x個的half-SWG基函數；為N維電流源加權向量，為N維磁流源加權向量，向量與向量中的元素為各個小四面體中基函數的權值；

(3)使用建模后的數學模型，將組合源積分方程CSIE拓展到介質體，將外電場積分方程中的散射場部分保留磁流源散射的部分，建立體積分組合源積分VIE-CSIE方程：