[发明专利]多极子数据库的电磁环境预测系统

说明书

技术领域

本发明是多极子数据库的电磁环境预测系统，涉及微波技术和计算机技术，属于信息技术领域。

背景技术

随着当前电子信息技术快速发展和广泛应用，人们对电磁环境预测的需求越来越强烈。一般来讲，电磁环境预测的技术可分为理论分析、实验观测和数值仿真三种。

理论分析法，指从麦克斯韦方程组出发，推导出问题的解析解。对于简单结构形状的目标，比如单个的球体，理论方法可以给出解析解，但是稍稍复杂的问题，例如立方体，理论方法就无法给出解析解。

实验观测是目前比较常用的技术，但其不足也显而易见。首先，往往耗资巨大，耗时过长。建立一套观测平台不仅需要非常大的投资，而且也需要相当长的时间调试校准设备。其次，对于某些目标只能缩比测试。这样一来，观测数据的精度不仅取决于观测平台本身的精度，而且还和缩比模型的精度有关，导致观测数据的可靠性下降。

数值仿真方法是用数理模型来描述应用问题或系统，然后用计算机来模拟应用问题中的电磁作用，从而预测该问题的电磁特性。随着近些年来计算机技术的飞速发展，电磁仿真方法越来越受到人们的关注。电磁数值仿真方法一般可分为高频近似方法和全波数值方法两类。在一定精度要求下，高频近似法只能模拟结构和形状相对简单目标的电磁特性。而全波数值方法虽然能精确计算出复杂目标的电磁特性，但面对人们对电磁环境预测日益增长的需求，它的计算能力依然受限于计算机硬件。

目前国内外电磁环境预测技术主要是依靠电磁仿真软件预测和实验验证。所用电磁仿真软件是集成上述各种计算电磁学研究成果开发而成。这种预测技术计算量非常大，因而对复杂对象(目标)的电磁环境预测非常耗时，甚至因为计算机内存限制或计算时间要求而无法进行。更不用说，将这种预测技术推广应用于多个目标编队电磁环境的预测和多种目标构成的电磁环境的预测。

而且，如何重复使用已经获取的子对象(部件)电磁特性数据，这是目前的各种技术都没有很好解决的问题。例如，A和B是两个不同的系统，但它们中都有某个部件C。按照上述普通预测技术，只有分别对A和B建模处理或实验测量，而无法重复利用已有的关于C的电磁特性数据。

发明内容

本发明的目的是利用多极子原理，设计一种多极子数据库的电磁环境预测系统，可高效、精确地预测超大规模系统电磁环境。

本发明包括三个模块：将被测对象拆分为部件的拆分模块，保存部件电磁特性数据的数据库模块和完成被测对象电磁环境预测的组装仿真算法模块。

其预测步骤为：

①拆分模块按被测对象——子对象——部件的方式来拆分被测对象；

②将每个部件视为一个“黑盒子”，其输入是电磁激励源，而输出则是由部件的电磁响应函数决定的电磁场，用该电磁场描述部件内部的电磁环境及对外影响；N^SET个激励产生N^SET个电磁响应，生成N^SET组”激励——响应”数据描述部件的电磁特性；电磁激励和电磁响应均用方向、幅度和相位特定的平面波来表征。

③用电磁特性数据库模块保存和积累部件电磁特性数据；

④组装仿真算法模块从数据库模块中提取各部件的电磁特性数据，由部件——子对象——被测对象的次序计算出相应的电磁响应，完成被测对象电磁环境的预测。

本发明将多极子技术应用到电磁环境预测系统中。

多极子技术将“激励——响应”分解成聚集、转移、分散三步骤进行。这种分解主要靠下面两个数学恒等式。第一个便是关于格林函数的加法定律