基于ACA与CAT的获取电大尺寸目标宽带RCS方法技术

本发明专利技术公开一种基于ACA与CAT的获取电大尺寸目标宽带RCS方法，实现步骤为：1)对电大尺寸目标表面进行剖分；2)在剖分后的目标表面定义RWG基函数；3)对电大尺寸目标表面的RWG基函数进行分组；4)将阻抗矩阵划分为近场块和远场块；5)确定宽带的切比雪夫采样点；6)分别填充采样点处的阻抗矩阵远场块和近场块；7)用入射波电场填充采样点的激励矢量；8)求解各切比雪夫采样点处的表面感应电流9)计算宽带内每个频点的表面电流；10)获取电大尺寸目标的宽带雷达散射截面。本发明专利技术在切比雪夫逼近的基础上结合自适应交叉近似算法，大幅度减小运算时间，降低内存需求。降低内存需求。降低内存需求。

【技术实现步骤摘要】
基于ACA与CAT的获取电大尺寸目标宽带RCS方法


[0001]本专利技术属于电磁仿真
，更进一步涉及一种基于自适应交叉近似方法ACA(Adaptive Cross Approximation)与切比雪夫逼近技术CAT(Chebyshev Approximation Technique)相结合获取目标宽带雷达散射截面RCS(Radar Cross Section)的方法。本专利技术可通过计算获取目标宽带雷达散射截面。

技术介绍

[0002]雷达目标探测、隐身技术与反隐身技术以及宽带与超宽带雷达技术的基础性都需要对雷达目标的宽带电磁散射特性进行分析与计算，其中飞机、坦克、导弹、卫星等作为常见的探测目标，在雷达探测时需要对其宽带电磁散射特性快速获取，因此对于此类电大尺寸目标的宽带雷达散射截面快速分析是必要的。矩量法因其具有较高的精度，在计算电磁散射和辐射问题中应用较为广泛。但是该方法在使用时，当求解目标过大时，产生的基函数的数目过大，导致矩量法阻抗矩阵填充困难，由于计算量大，对计算机的内存要求过高。而且在获取宽带雷达散射截面时，传统的矩量法需要对逐个频点计算电流消耗大量时间，使得不能快速获取宽带雷达散射截面。
[0003]金陵科技学院在其申请的专利文献“一种电大尺寸目标的RCS计算方法”(申请日：2020.11.20，申请号：202011313553.4，申请公布号：CN 112307644 A)中公开了一种电大尺寸目标的RCS计算方法。该方法的主要步骤是：第一步，构建电大尺寸目标三维空间模型，将电大尺寸目标受到辐射源照射时的整个计算空间进行网格剖分；第二步，将剖分后的计算空间中的Maxwell旋度方程中的电磁场量在空间域用辛格函数展开，将展开的电磁场量代入到Maxwell旋度方程中，使用伽辽金方法对Maxwell旋度方程的空间域部分进行处理，得到空间域的迭代方程；第三步，将第二步展开的电磁场量代入到Maxwell旋度方程中，使用龙格库塔方法对时间域部分进行处理，得到时间域的迭代方程；第四步，将第二步和第三步得到的迭代方程联立，推导出电磁场量的时间域和空间域的差分迭代方程组，从而计算空间内近场的电场和磁场值；第五步，根据所述第四步用辛格函数和龙格库塔方法，求得计算空间内近场电场和磁场值，通过近
‑
远场外推方法，计算远场的电场和磁场值，通过求得的近、远场电场值的比求出电大尺寸目标的RCS。虽然，该方法可以精确计算电大尺寸目标的雷达散射截面，但是，该方法仍然存在不足之处是：在处理目标宽带雷达散射截面问题时需要逐个频点计算电流，对于电大尺寸的目标来说计算单一频点的雷达散射截面已经需要较长的时间，当逐个频点计算时带来了更大的计算量，需要消耗过多的时间。因此该方法难以快速获取电大尺寸目标宽带雷达散射截面。
[0004]西安电子科技大学在其申请的专利文献“基于SAIM与CAT获取载体平台宽带RCS的方法”(申请日：2021.07.13，申请号：202110800132.2，申请公布号：CN 113567943A)中公布了一种基于SAIM与CAT获取载体平台宽带RCS的方法。该方法的主要步骤是：第一步，将复杂载体平台目标切分成多个子区域并保留相邻子区域间的公共虚拟面；第二步，采用三角形剖分所有闭合子区域并对每个子区域建立各自的笛卡尔网格；第三步，计算宽带RCS的切比
雪夫采样点并利用AIM计算子区域在切比雪夫采样点处的初始表面感应电流；第四步，对相邻子区域的虚拟面强加边界条件更新激励矢量并更新子区域在切比雪夫采样点处的表面感应电流直到收敛；第五步，利用梅丽逼近提高电流精度并获取复杂载体平台的宽带雷达散射截面。该专利技术在保证精度的情况下大大减小计算时间，但是，该方法仍然存在不足之处是：利用此方法获取电大尺寸目标宽带散射截面，计算各个节点的电流时由于基函数过多目标阻抗矩阵过大，即使分区域后计算电流仍然困难，且对计算机内存要求过高，导致该方法难以获取电大尺寸目标宽带雷达散射截面。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于ACA与CAT获取电大尺寸目标宽带RCS的方法，用于解决目前求解电大尺寸目标宽带RCS中目标产生基函数过多导致阻抗矩阵填充困难、且对计算机内存要求过高的问题，以及需要逐个频点计算电流浪费时间的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的思路是：在切比雪夫逼近基础上结合自适应交叉近似算法，仅计算切比雪夫节点处的电流，解决逐个频点计算电流时计算量大消耗时间过长的问题。将电大尺寸目标利用八叉树算法分组，阻抗矩阵分为近区块和远区块，计算切比雪夫采样点时的电流时利用自适交叉近似算法将远场阻抗矩阵压缩成两个低秩矩阵，大幅降低对于计算机内存的需求，在迭代求解时利用低秩矩阵与矢量相乘提高计算效率。解决计算各个节点的电流时由于目标阻抗矩阵过大，即使分区域后计算电流仍然困难且对计算机内存要求过大难以获取宽带雷达散射截面的问题。
[0007]本专利技术采取的技术方案具体步骤如下：
[0008]步骤1，对电大尺寸目标表面进行剖分：
[0009]采用三角剖分法，将电大尺寸目标表面剖分为D个三角形面片，对剖分后每个三角形进行编号并标注每个三角形中每个顶点的坐标；
[0010]步骤2，在剖分后的目标表面定义RWG基函数：
[0011]将每个三角形面片以及与该三角形面片有公共边的三角形面片组成一个三角形面片对，在每个三角形面片对上定义一个RWG基函数；
[0012]步骤3，对电大尺寸目标表面的RWG基函数进行分组：
[0013]步骤3.1，建立一个完全包含电大尺寸目标的立方体，将立方体等分为八个立方体块；
[0014]步骤3.2，将处在同一个立方体块的RWG基函数划分为一个RWG基函数组；
[0015]步骤3.3，将每个含有RWG基函数的小立方体块再等分为八个大小的立方体块，采用与步骤3.2相同的方法，将RWG基函数分为更小的组，以此重复，直到等分后的立方体块的边长小于0.5λ
b
为止，得到划分好的RWG基函数组；其中，λ
b
表示宽带截止频率对应的波长；
[0016]步骤4，将阻抗矩阵划分为近场块和远场块：
[0017]在[k
a
,k
b
]宽带范围内，将电大尺寸目标表面各组基函数之间的空间距离大于λ
a
的两组RWG基函数之间形成的阻抗矩阵划分为远场块，将间隔小于等于λ
a
的两组RWG基函数之间形成的阻抗矩阵划分为近场块，各组基函数本身组内形成的阻抗矩阵也划分为近场块；其中，k
a
和k
b
分别表示宽带的起始频点和截止频点的波数，λ
a
表示宽带起始频率对应的波
长；
[0018]步骤5，利用切比雪夫采样点公式，计算每个切比雪夫采样点；
[0019]步骤6，分别填充采样点处的远场块和近场块：
[0020]步骤6.1，通过自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ACA与CAT的获取电大尺寸目标宽带RCS方法，其特征在于，在切比雪夫逼近技术的基础上结合自适应交叉近似技术；该方法包括以下步骤：步骤1，对电大尺寸目标表面进行剖分：采用三角剖分法，将电大尺寸目标表面剖分为D个三角形面片，对剖分后每个三角形进行编号并标注每个三角形中每个顶点的坐标；步骤2，在剖分后的目标表面定义RWG基函数：将每个三角形面片以及与该三角形面片有公共边的三角形面片组成一个三角形面片对，在每个三角形面片对上定义一个RWG基函数；步骤3，对电大尺寸目标表面的RWG基函数进行分组：步骤3.1，建立一个完全包含电大尺寸目标的立方体，将立方体等分为八个立方体块；步骤3.2，将处在同一个立方体块的RWG基函数划分为一个RWG基函数组；步骤3.3，将每个含有RWG基函数的小立方体块再等分为八个大小的立方体块，采用与步骤3.2相同的方法，将RWG基函数分为更小的组，以此重复，直到等分后的立方体块的边长小于0.5λ
b
为止，得到划分好的RWG基函数组；其中，λ
b
表示宽带截止频率对应的波长；步骤4，将阻抗矩阵划分为近场块和远场块：在[k
a
,k
b
]宽带范围内，将电大尺寸目标表面各组基函数之间的空间距离大于λ
a
的两组RWG基函数之间形成的阻抗矩阵划分为远场块，将间隔小于等于λ
a
的两组RWG基函数之间形成的阻抗矩阵划分为近场块，各组基函数本身组内形成的阻抗矩阵也划分为近场块；其中，k
a
和k
b
分别表示宽带的起始频点和截止频点的波数，λ
a
表示宽带起始频率对应的波长；步骤5，利用切比雪夫采样点公式，计算每个切比雪夫采样点；步骤6，分别填充采样点处的远场块和近场块：步骤6.1，通过自适应交叉近似算法，将每个切比雪夫采样点处的远场块压缩成两个低秩矩阵乘积的形式；所述的每个切比雪夫采样点处的远场块压缩成两个低秩矩阵乘积的形式为：其中，Z
yfar
(k
i
)表示第i个切比雪夫采样点k
i
处的第y个远场块，y＝1,2,3σ，σ表示远场块的总数，表示第i个切比雪夫采样点k
i
处的第y个远场块被自适应交叉近似方法压缩分解成的低秩列矩阵，表示第i个切比雪夫采样点k
i
处的第y个远场块被自适应交叉近似方法压缩分解成的低秩行矩阵，表示第i个切比雪夫采样点k
i
处的第y个远场块压缩分解后低秩矩阵的秩；步骤6.2，利用矩量法，填充阻抗矩阵近场块；步骤7，用入射波电场填充采样点处的激励矢量：利用均匀平面波照射目标获取入射波电场，利用入射波电场计算每个采样点处电大尺寸目标表面的激励矢量；步骤8，求解每个切比雪夫采样点处的表面感应电流：步骤8.1，构建矩阵方程Z(k
i
)I(k
i
)＝W(k
i
)，其中，Z(k
i
)表示第i个切比雪夫采样点k
i
处的阻抗矩阵且已被划分为o个近场块和σ个远场块，o表示近场块的总个数，I(k
i
)表示第i个切比雪夫采样点k
i
处的表面电流，W(k
i
)表示第i...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴，徐宙，刘春恒，刘阳，刘英，韩兴斌，张海荣，龚皓轩，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：