基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法，如果天线结构中含有平滑结构，则执行平滑结构对应的检测过程，在给定精度要求下基于网格剖分参数、基函数阶数和频率三者之间的关系完成天线检测。本发明专利技术采用优选后的参数与未经优选的参数相比，不仅降低了算法的未知量，也提高了检测结果的准确性。如果天线中含有尖锐结构，则执行尖锐结构对应的检测过程，通过搭建深度神经网络预测给定精度下的网格剖分参数，对网格剖分参数进行先验优选。本发明专利技术可在保证精度的前提下，推算和预测模型所需的网格剖分参数和基函数阶数从而确定待检测天线的工作特性，避免对参数进行频繁试错，节省资源与精力，极大地提高了检测效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法


[0001]本专利技术属于天线产品的电磁特性检测领域，具体涉及一种基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法。

技术介绍

[0002]对于任意形状的金属、介质以及混合目标的天线产品，通过优选电磁建模过程中的参数，进而更快更准地分析检测其电磁特性，对于改良或研发新的产品具有巨大的帮助。
[0003]矩量法作为一种高精度的电磁数值算法，近些年来被广泛应用于天线辐射与目标散射特性的仿真分析中。对于较为平滑的目标模型，传统的低阶矩量法采用十分之一波长进行网格剖分可以达到较高的计算精度，高阶矩量法构建电磁网格模型时的剖分尺寸则可以放大到1～2个波长。相较于低阶矩量法，采用高阶矩量法进行计算能够在保证相同计算精度的同时，显著减少电磁建模中的网格量和未知量，进而降低算法的计算量和内存需求。然而，对于多尺度结构模型，高阶矩量法的网格尺寸和基函数阶数等电磁建模参数根据不同的尺度和结构产生较大范围的变化，引起未知量的剧烈变化，因此，如何对网格尺寸和基函数阶数进行优选使得未知量达到最优值得深入研究。
[0004]杨婷在其硕士毕业论文《网格质量对电磁数值算法精度影响的评估》(西安电子科技大学大学，2022年)中，将深度神经网络与三角形网格质量评价指标相结合，提出了一种基于深度神经网络预测低阶矩量法仿真结果误差的方法。该方法采用主成分分析法分析和筛选网格质量评价指标，以该指标为输入，仿真结果误差为输出，建立深度神经网络模型，实现了不经过仿真分析、通过网格模型直接预测矩量法仿真结果误差。<br/>[0005]现有技术存在以下缺陷：
[0006]按照矩量法发展以来的经验可知，低阶矩量法通常以十分之一波长为网格剖分尺寸时能够较好的拟合模型的形状，获得精度较高的仿真结果，而高阶矩量法则可以放大到1～2个波长，但网格剖分参数和基函数阶数的具体选用规律尚未确定，因此对大型的阵列天线的改良还需反复修改，浪费人力物力。
[0007]对于复杂的具有尖锐结构的电大尺寸目标模型，例如大型的带罩阵列天线模型，网格剖分时间长，网格质量对仿真结果精度的影响大，若深度神经网络采用网格模型预测结果误差，为了预测出满足精度要求的结果误差，需要不断尝试剖分不同的网格模型，造成人力和计算机资源的浪费，从而加长研发周期。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0009]本专利技术提供了一种基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法包括：
[0010]S100，获取待检测天线以及所述待检测天线的基础参数；
[0011]S200，根据所述基础参数确定所述待检测天线是否含平滑结构或尖锐结构；
[0012]S300，如果含有平滑结构，则执行平滑结构对应的检测过程，以对所述待检测天线进行检测；
[0013]其中，所述平滑结构对应的检测过程通过天线的结构与频率确定待检测天线的网格剖分参数和基函数阶数，从而确定所述待检测天线的工作特性；
[0014]S400，如果含有尖锐结构，则执行尖锐结构对应的检测过程，以对所述待检测天线进行检测，得到待检测天线的工作特性；
[0015]其中，所述尖锐结构对应的检测过程通过筛选出最优的神经网络模型，利用该神经网络模型预测网格剖分参数以得到所述待检测天线的工作特征。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术提供了一种基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法，通过获取待检测天线以及所述待检测天线的基础参数；根据所述基础参数确定所述待检测天线中是否含有平滑结构和尖锐结构；如果所述基础结构中含有平滑结构，则执行平滑结构对应的检测过程，以对所述待检测天线进行检测；检测过程中基于给定精度要求下的网格剖分参数、基函数阶数和频率三者之间的关系，从而完成天线检测。本专利技术采用优选后的参数与未经优选的参数相比，不仅降低了算法的未知量，也提高了检测结果的准确性。如果所述基础结构中含有尖锐结构，则执行尖锐结构对应的检测过程以对所述待检测天线进行检测，得到待检测天线的辐射或散射特性。本专利技术通过搭建深度神经网络预测给定精度下的网格剖分参数，对网格剖分参数进行先验优选。本专利技术可在保证精度的前提下，推算和预测模型所需的网格剖分参数和基函数阶数，从而确定待检测天线的工作特性，避免对参数进行频繁试错，节省资源与精力，极大地提高了检测效率。
[0018]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0019]图1是本专利技术提供的一种基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法的流程示意图；
[0020]图2是本专利技术提供的深度神经网络搭建流程图；
[0021]图3是本专利技术提供的验证深度神经网络飞机头模型图；
[0022]图4是本专利技术提供的模型验证实际值与预测值对比图；
[0023]图5是本专利技术提供的用于验证技术实现的模型图；
[0024]图6是本专利技术提供的高阶矩量法与快速多极子算法计算的模型增益结果对比图。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0026]在介绍本专利技术前首先对本专利技术的应用前景和方案作简单介绍。
[0027]在高阶矩量法电磁建模过程中，大致分为几何建模、电磁条件设置、网格剖分和计算求解等几个部分，其中对计算精度影响最大的部分是网格剖分与计算求解。在网格剖分阶段，高阶矩量法仿真计算所需的四边形网格质量会根据其剖分参数的设置有所变化，从而影响计算求解阶段时每个网格面片上基函数的叠加层数，进而影响整体的算法未知量即
求解矩阵的规模，同时高阶矩量法计算时所占用的内存与求解矩阵的元素个数即未知量的平方成正比，因此，网格剖分参数与基函数阶数的大小对高阶矩量法的未知量和计算的精度与效率至关重要。同样网格模型时基函数阶数越高或者固定阶数时网格数量越多，未知量越大，计算消耗的内存也越大，计算时间与会越长。此时，为了获得符合计算精度要求的仿真结果，对网格剖分尺寸等网格参数和基函数阶数等电磁参数进行优选，使其对计算资源的消耗在一定精度要求下达到最优，对高阶矩量法更加高效地分析电磁问题、降低资源占用都有实际的研究意义。
[0028]本专利技术主要提出了一种基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法，针对天线中的平滑结构，提出了一种面向基础模型的参数优选方法，在给定精度要求下，确定网格剖分参数、基函数阶数和频率三者之间的关系，结果表明，采用优选后的参数与未经优选的参数相比，不仅降低了算法的未知量，也提高了结果的计算精度与计算效率；其次，针对天线中的尖锐结构，需要处理大量的复杂非线性数据，因此提出了一种基于深度神经网络的参数优选方法，通过搭建深度神经网络预测给定精度下的网格剖分参数，对网格剖分参数进行先验优选。本专利技术可在保证精度的前提下，推算和预测模型所需的网格剖分参数和基函数阶数，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法，其特征在于，包括：S100，获取待检测天线以及所述待检测天线的基础参数；S200，根据所述基础参数确定所述待检测天线是否含平滑结构或尖锐结构；S300，如果含有平滑结构，则执行平滑结构对应的检测过程，以对所述待检测天线进行检测；其中，所述平滑结构对应的检测过程通过天线的结构与频率确定待检测天线的网格剖分参数和基函数阶数，从而确定所述待检测天线的工作特性；S400，如果含有尖锐结构，则执行尖锐结构对应的检测过程，以对所述待检测天线进行检测，得到待检测天线的工作特性；其中，所述尖锐结构对应的检测过程通过筛选出最优的神经网络模型，利用该神经网络模型预测网格剖分参数以得到所述待检测天线的工作特征。2.根据权利要求1所述的基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法，其特征在于，在通过高阶矩量法确定待检测天线的基函数阶数之前，所述天线检测方法还包括：S11，获取多种平滑天线的基础几何模型；S12，对所述基础几何模型按照不同的尺寸进行均匀网格剖分，得到多个尺寸对应的第一网格模型；S13，根据基础几何模型的几何半径以及网格剖分尺寸，计算平滑天线的临界频率与网格剖分尺寸之间的第一关系式；S14，利用高阶矩量法计算每个第一网格模型在不同基函数阶数时的散射特性，并调整基函数阶数从而确定所有第一网格模型稳定下且满足基函数阶数与网格剖分尺寸的第二关系式。3.根据权利要求2所述的基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法，其特征在于，所述平滑结构对应的检测过程包括：S21，确定所述待检测天线的几何尺寸以及对应的工作频率；S22，将工作频率代入第一关系式得到待检测天线的网格剖分尺寸；S23，将所述网格剖分尺寸代入第二关系式得到待检测天线的基函数阶数；S24，将基函数阶数代入高阶矩量法的原理公式，得到待检测天线的工作特性；其中，工作特性包括散射或辐射特征。4.根据权利要求3所述的基于高阶矩量法电磁建模参数的天线检测方法，其特征在于，所述第一关系式表示为：其中，f表示频率，size表示网格剖分尺寸，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉，刘金瑞，丁宁，郑怡哲，赵勋旺，林中朝，
申请(专利权)人：西安超算软件科技有限公司，
类型：发明
国别省市：