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一种基于区域分解自适应积分方法和切比雪夫逼近技术的目标宽带RCS高效分析方法

一种基于区域分解自适应积分方法和切比雪夫逼近技术的目标宽带RC...

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2021年全国天线年会

作者：龚皓轩刘春恒王兴刘阳刘英西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室

本文提出了一种高效分析复杂多尺度目标宽带电磁散射问题的方法。该方法利用区域分解自适应积分方法将整个目标划分为多个子区域,并通过自适应积分方法对每个子区域进行独立求解,然后采用切比雪夫逼近技术将未知频点处的电流通过切比雪... 详细信息

本文提出了一种高效分析复杂多尺度目标宽带电磁散射问题的方法。该方法利用区域分解自适应积分方法将整个目标划分为多个子区域,并通过自适应积分方法对每个子区域进行独立求解,然后采用切比雪夫逼近技术将未知频点处的电流通过切比雪夫多项式进行展开以实现快速扫频,最后通过梅利逼近技术与有理函数匹配以提高计算精度。数值算例表明,该方法可以大量减少计算时间而不会降低精度。

关键词：多尺度区域分解自适应积分方法切比雪夫逼近技术快速扫频

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基于区域分解矩量法的目标宽带RCS高效分析研究

基于区域分解矩量法的目标宽带RCS高效分析研究

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作者：龚皓轩西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着当代国防技术的日益发展,在雷达探测、隐身与反隐身技术、宽带与超宽带雷达领域中,对目标的宽带雷达截面(Radar Cross Section,RCS)进行快速预估有着举足轻重的作用。传统的矩量法(Method of Moments,Mo M)在求解目标的宽带RCS时需... 详细信息

随着当代国防技术的日益发展,在雷达探测、隐身与反隐身技术、宽带与超宽带雷达领域中,对目标的宽带雷达截面(Radar Cross Section,RCS)进行快速预估有着举足轻重的作用。传统的矩量法(Method of Moments,Mo M)在求解目标的宽带RCS时需要对逐个频点进行计算,随着目标的电尺寸和复杂度的增加,RCS曲线随频率急剧变化时,则需要缩小频率步进间隔才能获得精确的频率响应,这将耗费大量的计算时间,不具有可行性。因此迫切需要实现更快速、更精确的分析目标宽带RCS的方法。为解决这一困难,本文在基于区域分解的矩量法(Subdomain Method of Moments,SMo M)和基于区域分解的自适应积分方法(Subdomain Adaptive Integral Method,SAIM)的基础上将切比雪夫逼近技术(Chebyshev Approximation Technique,CAT)应用于目标宽带RCS的分析中,主要的研究工作包括以下几个方面:论文首先引入矩量法的基本理论,从数学层面分析了求解算子方程的基本流程和关键步骤,并分析了电场积分方程(Electric Field Integral Equation,EFIE)的建立过程,给出了求解导体目标的具体步骤,然后利用数值算例验证了矩量法求解导体目标RCS的有效性,最后利用自适应积分方法(Adaptive Integral Method,AIM)加速EFIE的矩量法中矩阵与矢量的乘积运算,稀疏并存贮阻抗矩阵,大大降低了计算所需要的内存和时间。其次,针对传统Mo M在分析复杂电大尺寸的目标电磁散射特性时产生的计算量大和内存需求高以及传统AIM浪费大量辅助点源的问题,本文所提出的SMo M和SAIM通过引入区域分解方法(Domain Decomposition Method,DDM)的思想,将复杂电大尺寸目标划分为多个区域,每个子区域都可通过Mo M或AIM独立求解,由于每次只需要处理一个子区域,因此可以使单次的计算量和存储得到大量减少。最后,基于上述方法,本文将CAT与SMo M和SAIM相结合,只需求得频带内Chebyshev-Gauss频率采样点处的表面电流,就可快速获取频带内其他任意频点处表面电流,从而实现目标宽带RCS的快速预估。此外,将切比雪夫多项式通过一个有理函数进行梅利近似可以实现更好的精度。与传统的Mo M和AIM相比,在不影响精度的前提下,本文所提出的方法大大提高了计算效率。

关键词：雷达截面矩量法自适应积分方法区域分解切比雪夫逼近技术快速扫频

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基于非合作辐射源的金属介质混合目标RCS高效分析研究

基于非合作辐射源的金属介质混合目标RCS高效分析研究

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作者：杨福福西安电子科技大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：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

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