基于非合作辐射源的金属介质混合目标RCS高效分析研究

作     者：杨福福 

作者单位：西安电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王兴;刘春恒

授予年度：2023年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：矩量法 EFIE-PMCHWT积分方程 金属介质混合目标 非合作辐射源 切比雪夫逼近技术 有理函数插值 

摘      要：目前快速预估雷达探测目标的宽带电磁散射特性具有十分重要的意义。基于非合作辐射源的双站雷达探测系统由于其抗干扰性强、多频段工作、多角度识别等优点,在预测目标宽带特性方面得到了广泛的应用。然而,传统矩量法在计算目标宽带雷达散射截面(RCS)时需要逐个频点计算,耗费大量的计算时间。为解决这一难题,本文在基于矩量法的基础上结合切比雪夫逼近技术(CAT)与有理函数插值技术应用于金属目标、介质目标、金属介质混合目标以及涂覆目标的快速宽带RCS预测中,本文的主要研究内容包括以下两个方面: 1、本文首先引入矩量法的数学概念,并分析了电场积分方程(EFIE)的建立过程,讨论了RWG基函数的定义以及伽略金检验过程,给出了基于电场积分方程矩量法求解理想导体目标RCS的步骤,然后利用数值结果进行了验证。随后,对基于PMCHWT积分方程的矩量法进行讨论,以等效原理为基础,详细阐述了PMCHWT积分方程的形成过程以及求解步骤,并对均匀介质矩量法的特点进行了说明,给出具体的数值结果验证了基于PMCHWT积分方程矩量法的准确性。其次,针对理想导体与均匀介质混合目标、涂覆目标的电磁散射原理进行了研究。在等效原理的基础上,将原问题分为等效外问题与等效内问题,结合切向边界条件,建立了EFIE-PMCHWT积分方程,给出了理想导体与均匀介质混合目标、涂覆目标的RCS求解过程,并分析了其奇异性与对称性,利用数值结果验证了算法的准确性。 2、提出将四种目标的矩量法分别结合CAT和基于有理函数插值法的模型参数估计(MBPE)技术实现快速扫频计算。第一种方法在给定的带宽内,通过求解选定的切比雪夫频率采样点处的表面电磁流,快速获取整个带宽内任意一频点处的表面电磁流,实现目标宽带RCS的快速预估。此外,通过梅利逼近实现更好的计算精度。第二种方法利用自适应采样点处的表面电磁流所建立的插值函数,快速计算出整个频段内任意一点的电磁流,缩短了宽带雷达散射截面的获取时间。与传统方法相比,在没有影响精度的前提下,本文所提出的两种快速扫频方法大大提高了计算效率。