基于卫星发射源的理想导体载体平台宽带RCS获取方法

文献发布时间：2023-06-19 13:45:04

技术领域

本发明属于电磁仿真技术领域，更进一步涉及一种基于卫星发射源的理想导体载体平台宽带雷达散射截面RCS获取方法。

背景技术

雷达散射截面是度量目标在雷达波照射下所产生回波强度的一种物理量。理想导体是一种电阻为零的导体，且理想导体表面的边界条件简单，在计算金属目标的雷达散射截面时通常将金属目标当作理想导体目标进行计算。在进行雷达目标探测与识别时，需要对目标的雷达散射截面进行计算与分析，其中对飞机、汽车、轮船等理想导体载体平台的宽带雷达散射截面快速准确地进行预估具有重要意义。基于卫星发射源的雷达系统拥有巨大潜力，作为发射源的卫星远在太空不存在被发现并消灭的风险，且基于卫星发射源的雷达系统能够探测到飞机、汽车、轮船等目标。传统方法计算理想导体载体平台的宽带雷达散射截面时有两个难点：当目标结构复杂时，会出现网格剖分不均匀的问题，从而产生病态的矩阵，严重影响迭代的收敛速度，降低计算效率。除此之外，传统方法计算目标的宽带雷达散射截面时需要逐个频点进行计算，复杂目标的散射特性随频率变化较为剧烈，需要以较小的频率间隔进行计算，降低计算效率。

Mohamed A.Moharram Hassan，Ahmed A.Kishk等在2019年6月发表在IEEETransactions on Antennas and Propagation上的文献“A Combined AsymptoticWaveform Evaluation and Random Auxiliary Sources Method for WidebandSolutions of General-Purpose EM Problems”，公开了一种计算理想导体目标宽带雷达散射截面的方法，该方法的主要步骤是：第一，建立理想导体目标模型并利用三角形面片将其外表面剖分；第二，根据剖分后得到的三角形面片定义RWG基函数；第三，将激励源等价为多个随机位置的无限小辅助源，计算未知感应电流系数矩阵、激励矩阵、阻抗矩阵，然后建立矩阵方程；第四，将第三步建立的矩阵方程中的每一项在中心频率f

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种理想导体载体平台的宽带RCS获取方法，用于解决现有技术中存在的计算效率较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)对理想导体载体平台进行区域分解：

将理想导体载体平台及平台上设备沿着其外表面由理想导体载体平台与平台上设备的几何外形确定的连接处进行分割，得到N个不具有完整外表面的未闭合子区域Ω＝{Ω

(2)对每个闭合子区域进行剖分：

使用商业软件将每个闭合子区域Ω

(3)获取每个闭合子区域的入射波电场：

以起始频率为f

(4)建立矩阵方程：

(4a)根据第n个剖分后闭合子区域Ω

(4b)通过

(4c)利用第n个剖分后的闭合子区域Ω

(4d)通过Z

(4e)通过宽带均匀平面入射波内频率为f

其中，m

(4f)将第二矩阵方程Eq

(4g)令第三矩阵方程Eq

(5)利用高斯赛德尔迭代方法获取未知量系数矩阵集合：

(5a)初始化迭代次数为v，迭代收敛阈值为δ，并令v＝0，q＝0；

(5b)联立当前所有剖分后闭合子区域Ω

(5c)令v＝v+1，利用m

(5d)求解当前未知量系数矩阵集合m

(5e)判断q＝Q是否成立，若是，得到三角形面片集合Ω

(5f)令q＝q+1，v＝0；

(5g)联立当前所有剖分后闭合子区域Ω

(5h)令v＝v+1，利用m

(5i)求解当前未知量系数矩阵集合m

(5j)判断q＝Q是否成立，若是，得到三角形面片集合Ω

(6)利用Padé逼近方法获取未知感应电流系数矩阵集合：

(6a)将第n个剖分后闭合子区域Ω

其中，a

其中，|·|表示取绝对值操作；

(6b)将第六方程Υ

(6c)令第七方程Υ

(6d)对第八方程Υ

(7)获取理想导体载体平台的宽带RCS：

根据第n个剖分后闭合子区域Ω

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明将理想导体载体平台及平台上设备沿着其外表面由理想导体载体平台与平台上设备的几何外形确定的连接处进行分割，并沿着分割得到的N个不具有完整外表面的未闭合子区域中每两个相邻的未闭合子区域之间分割面添加一个公共虚拟面，得到N个具有完整外表面的闭合子区域，然后将每个闭合子区域的完整外表面剖分为U个三角形面片，避免了现有技术中利用三角形面片对理想导体目标模型的外表面进行剖分导致的网格剖分不均匀的缺陷，从而减小了病态矩阵对迭代收敛速度的影响，有效提高了计算效率。

附图说明

图1为本发明的实现流程图；

图2为本发明用于分析的飞机的模型图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细描述。

参照图1，本发明包括如下步骤：

步骤1)对理想导体载体平台进行区域分解：

本实施例将飞机模型当作理想导体，将飞机的机身当作理想导体载体平台，将飞机的机翼、尾翼当作平台上的设备，其结构如图2(a)所示。将理想导体载体平台及平台上设备沿着其外表面由理想导体载体平台与平台上设备的几何外形确定的连接处进行分割，沿着飞机的机身、机翼与尾翼三者外表面之间的连接处进行分割，得到N个不具有完整外表面的未闭合子区域Ω＝{Ω

步骤2)对每个闭合子区域进行剖分：

使用商业软件将每个闭合子区域Ω

步骤3)获取每个闭合子区域的入射波电场：

以起始频率为f

步骤4)建立矩阵方程：

(4a)根据第n个剖分后闭合子区域Ω

第n个剖分后闭合子区域Ω

其中，Ω