[發明專利]一種復雜陸地環境與裝備的耦合電磁散射特性建模仿真方法

有效

• 申請號: 202110774386.1
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113609646B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 張洋;張健;秦德淳;靳佰良;劉偉;李遠哲;付昭旺;李勇;何鵠;文斌;童俊
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍32215部隊
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 王慶彬

1.一種復雜陸地環境與裝備的耦合電磁散射特性建模仿真方法，其特征在于，具體步驟包括：

S1：對復雜陸地環境進行精細幾何建模；

S2：對地面裝備的雷達目標進行精細幾何建模；

S3：對所述復雜陸地環境進行電磁散射特性建模；

S4：對所述地面裝備的雷達目標進行電磁散射特性建模和仿真；

根據上述步驟完成復雜陸地環境的地面裝備的雷達目標電磁散射特性仿真和建模；

所述對復雜陸地環境進行精細幾何建模，具體步驟包括：

S11：采用線性濾波方法，建立不同組分、不同顆粒大小的實際裸土表面的土地幾何模型；

S12：采用線性濾波方法，建立包含面層、基層、底基層、路基的分層瀝青路面的路面幾何模型；

S13：針對草地葉子和莖無明顯分界線及莖尺寸較小的情況，對現有植被MIMICS模型進行修正，建立不同季節、不同地域、不同針葉大小、不同分布的雙層草地幾何模型；

S14：結合已建立的土地幾何模型、路面幾何模型、草地幾何模型，基于加權反正切函數，對以上三種不同地貌邊界處進行平滑處理，完成建立含以上兩種及以上不同類型地貌的復雜陸地環境幾何模型；

所述對地面裝備的雷達目標進行精細幾何建模，具體步驟包括：

S21：建立地面裝備的幾何建模，并對地面裝備的零部件進行精細幾何建模；

S22：采用不同的電磁散射計算方法對地面裝備以不同的方式進行剖分，針對雷達工作頻段和擬采用的電磁散射計算方法，運用三角平面元、NURBS曲面剖分技術建立地面裝備精細結構的剖分模型；

S23：基于分區思想和計算機并行加速技術意見高效分區FMM算法，實現對L波段下地面裝備的電磁散射特性的仿真；采用PO-FMM混合算法研究，實現S、C波段下地面裝備的電磁散射仿真，通過PO-FMM方法中FMM用于求解地面裝備的零部件表面的感應電流，利用PO求解除特殊部件外其余部分的散射特性，二者之間的耦合作用通過多路徑思想和迭代原理進行求解；X波段下采用SBR方法對地面裝備進行電磁散射建模；

對所述復雜陸地環境進行電磁散射特性建模，具體步驟包括：

S31：根據四成分模型，建立土壤的等效介電參數模型，并分析入射波頻率、土壤成分、溫度和濕度參量對土壤介電參數的影響，將典型草地看做由束縛水、自由水、葉片等組成的混合體，并考慮冠層中空氣所占比例，利用雙彌散模型建立植被的等效介電參數模型；瀝青路面由骨料、瀝青、空氣組成，根據等效介質理論，采用修正線性模型建立分層瀝青路面的等效介電常數模型；

S32：基于矢量輻射傳輸理論(VRT)研究植被中冠層與電磁波的相互作用，建立入射波-冠層-散射場之間的一一對應關系，依據體—面復合散射理論，采用物理光學法計算地面層對雷達照射波的直接感應電磁流，利用惠更斯原理和等效原理分析各層間的相互耦合作用，建立草地的電磁散射模型；

S33：針對裸土地面起伏小、分層的特點，基于隨機介質中的波傳播與散射理論，采用小斜率近似方法研究微起伏裸土的電磁散射特性，分析雷達參數、地面參數對雷達回波信號的影響；

S34：針對瀝青路面，起伏小、分層的特點，基于隨機介質中的波傳播與散射理論，采用微擾法電磁散射特性，分析雷達參數、路面參數等對雷達回波信號的影響；

S35：針對雷達波束照射范圍內同時包含所述土地幾何模型、路面幾何模型、草地幾何模型的兩種或者三種的情況，采用射線追蹤法(RT)結合區域分解技術對包含多種地貌的大區域復雜陸地背景的電磁散射進行求解，其中同一地貌為一個區域，該區域電磁散射采用上述S32-S34中算法進行計算，各區域之間的耦合作用、多徑效應作用，采用RT進行求解。