[發明專利]不確定外形旋轉對稱體目標電磁特性提取方法

在審

• 申請號: 202011531199.2
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112699338A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 何姿;黃霄;陳如山;樊振宏;丁大志
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G06F17/16;G06F17/18
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種不確定外形旋轉對稱體目標電磁特性提取方法，首先通過對三維旋轉對稱體目標的母線使用非均勻有理B樣條技術建立模型，建模主要思想是將三維的NURBS曲面降為二維的NURBS曲線來擬合目標的母線；然后通過擾動法得到帶有外形隨機變量的BOR?MOM矩陣方程；最后通過采樣多次的隨機變量的變化量，迭代求解出每一次的擾動電流，計算出微變后的目標模型的RCS，以及所有RCS響應的統計均值和方差。本發明基于擾動法原理，將外形不確定性與金屬及均勻介質BOR電磁散射計算結合，只需要對初始的中值模型的電磁散射進行計算，變化后的模型都可以使用擾動法的公式進行疊加計算分析即可，大幅縮減了計算時間。

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，尤其是一種不確定外形旋轉對稱體目標電磁特性提取方法。

背景技術

旋轉對稱體的電磁散射計算原理是利用物體的旋轉對稱特性，將未知的等效表面電流分解成φ方向和θ方向的電流，而φ方向電流用全域基函數展開，即一系列傅里葉級數，θ方向用分域基函數展開，即為三角基函數，由于各模式之間的正交性，使得不同模式之間作用為零，則整個散射問題可在各模型下單獨求解，最后再線性疊加。專門針對旋轉對稱體散射的這類算法，利用其結構特性，能夠節省更多的計算時間和內存需求。但是對于旋轉對稱體目標外形不確定時，其所需要的計算時間仍然很長。旋轉對稱物體做為雷達探測的一種常見目標，對其電磁散射特性的研究層出不窮，而對具有不確定性外形的金屬和介質旋轉對稱體的電磁散射計算方法是本發明研究的重點。

針對于不確定電磁散射問題，蒙特卡羅方法(Monte Carlo,MC)是傳統上最經典、應用最廣的方法。該方法是二十世紀中期被提出的一種與概率統計相結合的數值計算方法。蒙特卡羅方法以產生隨機數來代替不確定性因素，將不確定問題分解為多個確定性問題，然后逐一計算得到其統計值來近似做為求解問題的數值解。因此對于每個不同的隨機數，蒙特卡羅方法都需要重新計算一次待求問題的解，盡管程序實現時結構簡單易懂，但是其收斂速度慢，計算耗時長。

發明內容

本發明的目的在于提供一種不確定外形旋轉對稱體目標電磁特性提取方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：不確定外形旋轉對稱體目標電磁特性提取方法，步驟如下：

步驟1、將NURBS建模技術引入純金屬和均勻介質旋轉對稱體散射的計算：使用NURBS曲線來近似構建出物體的母線，然后再將每一段NURBS曲線離散成多段直線段，那么物體母線上的任意一點的坐標就能用隨機變量α表示；

步驟2、把隨機變量α引入到BOR-MOM公式當中，從而建立帶有隨機變量α的BOR-MOM矩陣方程，然后計算導數阻抗矩陣和導數右邊向量，通過求解方程得到中值電流以及泰勒展開近似求得擾動電流；

步驟3、通過每一次隨機產生的變化量，得到對應控制點同步變化量變化后的模型的電流，最后由矩陣方程求解出電流得到模型變化后的RCS；通過擾動法得到每一次的RCS后，對所有RCS響應進行統計分析得到具有不確定外形金屬和介質旋轉對稱體的電磁散射特性，計算出RCS響應的統計均值和方差，與蒙特卡羅方法的統計均值和方差做對比。

本發明與現有技術相比，其優點為：(1)使用NURBS曲線對不確定旋轉對稱體模型建模母線建模方便，能使用少數個相互獨立控制點來控制每段曲線，從而控制物體的整體形狀變化，便于將隨機變量引入到金屬及均勻介質BOR的散射計算公式中；(2)基于擾動法原理，將外形不確定性與金屬及均勻介質BOR電磁散射計算結合，只需要對初始的中值模型的電磁散射進行計算，變化后的模型都可以使用擾動法的公式進行疊加計算分析即可，很大程度上縮減了計算時間。

附圖說明

圖1是三角基函數圖形。

圖2是金屬簡易導彈模型圖。

圖3是金屬簡易導彈控制點示意圖。

圖4是θ與角示意圖。