介质涂覆目标电磁散射特性计算与仿真

研究涂覆介质减小散射场优化问题,导体表面涂覆介质能有效吸收电磁波、减小目标本来的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)。针对介质涂覆目标的散射基理分析及S仿真计算RCS缩减问题,研究了介质涂覆材料对目标电磁散射特性的影响,分析了涂覆材料的吸波原理,推导了关于表面积分方程的高阶矩量法,采用RWG基函数的选取与处理,建立复杂目标电磁计算模型。最后,根据研究复杂介质涂覆目标RCS的分析需要,用高阶矩量法仿真某型巡航导弹和高速飞行器涂覆介质时的双站散射特性,结果表明,上述方法能有效解决电大尺寸复杂介质涂覆目标的散射优化问题,为介质涂覆材料在导弹上的设计应用提供了依据。

基于多区迭代的多导体目标散射分析

多目标电磁散射在诸如雷达目标特性分析与识别、军用目标隐身与反隐身等实际工程中有着很强的研究价值。利用多区域迭代方法将原问题划分为若干个子域进行迭代求解,采用基于曲面RWG基函数的多层快速多极子方法计算各区域内的电流分布与区域间耦合。计算结果表明,利用该方法,在保证精度的前提下,能够很好地节省计算的存储量,对存储量的需求从O(Nlog N)减为O(Nmax logNmax),适合于多导体目标散射求解。

电大尺寸组合目标RCS的MOM—PO混合算法分析

给出了一种用于电大尺寸组合目标雷达散射界面的建模与计算方法给出一种类似飞机的组合目标RCS的计算实例,通过与FMM(快速多极子方法)的计算结果比较表明,说明该方法能快速有效地解决电大尺寸组合目标的电磁散射问题,证明该混合算法的有效性。

并行高阶矩量法在大型反射面天线仿真中的应用

随着空间探测、卫星通信和大型雷达的发展,一些大型高精度反射面天线被广泛运用于各种领域。然而由于计算机存储资源的限制,难以对复杂的电大尺寸目标进行精确仿真。随着计算机软硬件技术的不断发展,计算机集群的大规模并行计算技术使得这一问题得到解决。在高阶矩量法中常用的激励有电压源、电流源以及平面波,但是关于圆波导和同轴线波导场源的研究比较少,而这两种场源在现实应用中是十分重要的。本文将波端口的理论结合到高阶矩量法中,利用计算机平台中的192个CPU核对大型反射面天线的辐射特性进行了仿真并用1680个CPU核分析了卫星平台对星载反射面天线性能的影响,为电大尺寸的反射面天线的设计及分析其在平台上的布局提供了一条有效的途径。

快速计算电大尺寸目标双站电磁散射的方法

提出利用等效边缘电磁流方法快速计算复杂形体电大尺寸目标的双站RCS。该方法运算速度快 ,考虑了边缘绕射和遮挡 ,计算精度高。在计算尖锥柱等典型散射体的 RCS的基础上 ,计算了一导弹模型在不同方位角下的双站 RCS,证实了本方法的可行性。

并行PO分析电大尺寸复杂军事目标的电磁散射

利用基于PC集群MPI并行平台的并行PO方法计算了电大尺寸复杂军事目标-导弹与飞机的电磁散射。根据MPI并行平台的特点,给出了将PO三角面元按照编号循环分配到不同进程,进行并行遮挡判断的详细过程。通过对比不同进程的计算时间,给出了本文方法的并行加速比,结果表明了该并行方案求解电大目标散射问题的高效性。计算了电大尺寸导弹与飞机目标的双站RCS,并与FEKO软件结果进行了比较,证明了方法的正确性。

并行高阶矩量法分析地基天线对飞机近场影响

电磁干扰一直是影响客机正常起飞和降落的关键性问题之一。分析地基天线对大型飞机近场的影响可以作为机场附近天线布局的指导。然而由于计算机存储资源的限制,难以对复杂的电大尺寸目标进行精确仿真。随着计算机软硬件技术的不断发展,计算机集群的大规模并行计算技术使得这一问题得到解决。本文基于并行高阶矩量法,利用国产计算机平台中的10240个CPU核对大型飞机周围电磁环境受地基天线的影响进行了仿真分析,验证了大型飞机近场分布精确计算的可行性。

反舰导弹标准靶标RCS仿真

在有限的硬件条件下，作为电大尺寸目标的标准靶标RCS仿真计算是一个难点问题。在建立标准靶标几何模型并对其进行前置处理的基础上，以物理光学（PO）和一致性绕射理论（UTD）等为基础，综合多种算法的优点并将其混合使用，再加入边缘修正、尖劈修正，计入爬行波影响等，解决了电大尺寸目标的RCS计算问题。通过将仿真计算结果与典型算例以及护卫舰缩比模型测量值的比较，证明了计算方法的有效性和准确性。

基于部件组合法的电大尺寸长方体目标RCS计算

介绍了高频法的物理光学法和物理绕射理论。针对特殊的电大尺寸目标,使用部件组合法对长方体目标雷达散射截面计算进行了相关推导、仿真。仿真结果与相关文献提供的结果相吻合,说明该方法对解决此类问题的RCS计算方法可行。

电大目标瞬态散射的时域自适应积分算法

为降低时域积分方程(TDIE)计算电大目标瞬态散射时的计算量和内存需求,研究了时域自适应积分算法(TDAIM)。基于TDAIM的单元分组思想,给出了目标瞬态散射的计算流程,并在.Net平台下对典型目标进行了编程实现。在此基础上,针对球锥体和舰船等典型目标进行了仿真。仿真结果表明:本文实现的时域自适应算法与矩量法(MOM)计算结果吻合较好。该算法为解决电大目标瞬态电磁散射问题提供了一条有效途径。

电大目标等离子体隐身的矩量法优化设计

根据高频散射特征,提出典型几何散射中心替代法,用于解决矩量法(MOM)用于电大目标等离子体隐身时的优化设计问题。以某典型电大目标为例,通过仿真分析了该方法的可行性。结果显示,电大目标覆盖利用该方法得到最优参数的等离子体后,不仅目标整体的单站RCS平均缩减与典型几何散射体的单站RCS缩减相当,且任意方向上RCS基本都有10dB左右的缩减,表明用该方法得到用于电大目标隐身的等离子体参数是可行的。

一种电大尺寸组合体散射的快速计算方法

采用自适应多层快速多极子算法分析电大尺寸组合体的雷达散射截面。推导了组合体表面的积分方程,通过将基函数和权函数分别用不同空间位置上的点源函数展开,自适应多层快速多极子算法实现了阻抗积分的快速计算,通过采用射线传播法,远场近似和对称性计算法则使转移因子的计算效率大大提高,所有转移过程可由快速傅里叶变换计算完成。这种算法计算组合体散射时所需的计算时间和内存显著降低,且数值计算结果和实际测试结果吻合良好。

基于最佳一致逼近的高阶矩量法及其应用

文章应用最佳一致逼近理论构建了一种高阶基函数方法,并将其应用于二维电磁散射问题的求解。将计算结果与传统矩量法及解析解比较可知,该高阶矩量法在较低的剖分情况下,具有很高的计算精度。将此新型的高阶基函数方法用于电大导体和其它形状散射问题中,计算结果依然有较高的计算精度,从而有效降低了计算复杂度。

基于多层快速多极子方法的卫星模型散射特性分析

以电大尺寸问题为研究对象,在矩量法的基础上,通过多层快速多极子方法,对自由空间中的电大尺寸复杂目标的雷达散射截面进行了研究。通过理想导体平板算例验证了MLFMA计算程序的正确性。最后给出了复杂目标的计算实例,并验证了该方法在节省内存需求和计算时间方面的明显效果。

多区域GRECO虚拟屏幕算法分析电大尺寸目标RCS

传统图形电磁计算(GRECO)方法所能计算的目标尺寸依赖于计算机屏幕的分辨率,因此无法计算电尺寸特别大的目标。为解决这一矛盾,采用了多区域方法,即通过将目标在屏幕上的成像分成多个部分分别显示以达到更细致地显示目标的要求。然而多区域方法无法识别各个区域结合部分的面元,因此提出了虚拟屏幕法,有效解决了这个问题。最后,通过数值算例验证了多区域GRECO虚拟屏幕法的有效性和准确性。

电大尺寸目标与复杂场景融合的SAR成像仿真

针对电大尺寸目标与复杂场景融合的合成孔径雷达(SAR)成像问题,通过对目标的精细建模及复杂场景的布设,分别采用双向解析射线追踪算法和映射投影算法计算电大尺寸目标和复杂场景的电磁散射,获得电大尺寸目标与复杂场景融合的SAR成像结果。在实现目标高精度SAR成像仿真的同时,兼顾了大范围场景SAR成像仿真的效率,为目标与复杂场景融合SAR成像仿真提供了一种有效途径。

二维电大尺寸目标IRBC的计算

二维电大尺寸目标迭代Robin条件(IRBC)的计算非常耗时,通过对该条件中Hankel函数的近似计算,加快了计算速度.首先,分析了第二类零阶和一阶Hankel函数4种近似算法的优缺点;然后,对比了应用其计算迭代Robin条件的精度和速度;最后,通过一系列电大尺寸目标的计算对最优算法加以验证.

二维圆柱迭代Robin边界条件的计算

迭代Robin边界条件算法应用于二维电大尺寸目标时,会遇到迭代不收敛的问题,通过加大虚拟边界与散射体边界的距离可以解决该问题,文中通过对入射波的柱面波展开得到了收敛系数关于间距和散射体半径的复杂的系列公式,根据公式所得结果用最小二乘法拟合,得到了散射体边界与虚拟边界间距设置的简洁的经验公式,并给出间距设置的一般原则。

复杂目标电磁散射仿真与频率步进雷达对三维目标的重构

提出下视频率步进雷达对电大复杂三维体目标电磁散射数值模拟、成像,以及几何特征的重构.采用双向射线解析跟踪BART方法(bidirectional analytic ray tracing method),数值计算随机粗糙面上电大复杂三维目标的极化散射场;基于下视聚束模式的频率步进雷达合成二维圆弧形孔径,获取包含幅度与相位的三维后向散射矩阵;通过波数域的三维插值,获取在XYZ坐标系中的均匀重采样数据;再对重采样数据进行三维快速Fourier变换(3D-FFT)快速获得三维聚焦图像,实现三维目标几何特征的重构.同时,采用基于物理光学(physical optics,PO)的FEKO软件计算简单体目标的散射场及其成像与重构,作为验证与比较.论证了本文对于地面背景上三维复杂体目标散射、成像与重构的可行、准确、高效的良好性能.