[发明专利]基于柱面等效源区域分解的电磁散射特性仿真方法有效

专利信息
申请号: 201310186652.4 申请日: 2013-05-17
公开(公告)号: CN103226644A 公开(公告)日: 2013-07-31
发明(设计)人: 陈如山;丁大志;樊振宏;苏婷 申请(专利权)人: 南京理工大学
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50
代理公司: 南京理工大学专利中心 32203 代理人: 朱显国
地址: 210094 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 基于 柱面 等效 区域 分解 电磁 散射 特性 仿真 方法
【权利要求书】:

1.一种基于柱面等效源区域分解的电磁散射特性仿真方法,其特征在于,步骤如下:

第1步,建立散射体模型及等效柱面模型,划分子区域,对每个子区域内部的子散射体和等效柱面进行剖分;

第2步,根据第1步中子区域的剖分方式,定义相应的基函数,展开各个子等效柱面和子散射体上的电磁流,并确定每个子等效柱面的等效入射电磁流旋转对称体基函数系数;

第3步,对于非旋转对称体子区域的子等效柱面,将对应的等效入射电磁流旋转对称体基函数系数转换成RWG基函数系数;

第4步,确定各个子等效柱面的等效入射电磁流在对应子散射体表面产生的入射电场;

第5步,由第4步求得的入射电场,确定各个子区域内子散射体表面的散射电流;

第6步,由第5步得到的各个子区域内子散射体上的散射电流向外辐射,确定对应子等效柱面上的散射电磁流;

第7步,将第6步的各个子区域内子等效柱面上的散射电磁流,作为除自身之外其它各子区域的入射流,更新各个子区域内子等效柱面上的入射电磁流系数,并重新计算第3~7步,更新各子区域内子等效柱面上的散射电磁流系数,直至散射电磁流系数达到平衡,进入下一步;

第8步,由第7步所得等效柱面的表面散射电磁流,确定远场雷达散射截面积,完成电磁散射特性仿真。

2.根据权利要求1所述的基于柱面等效源区域分解的电磁散射特性仿真方法,其特征在于:第1步所述建立散射体模型及等效柱面模型,划分子区域,对每个子区域内部的子散射体和等效柱面进行剖分,具体为:

(1.1)建立一个可以完全包围待求散射体的封闭圆柱面,若散射体结构中部分为旋转对称体,那么圆柱面的轴向和旋转对称部分的轴向一致;

(1.2)划分子区域:若模型不包含旋转对称体时,将等效柱面分解成尺寸完全相同的子等效柱面,每个子等效柱面及其包围的子散射体形成对应的子区域;若模型是由旋转对称体部分和非旋转对称部分组合而成的散射体时,则将等效圆柱面等分成两种子等效柱面:一种子等效柱面包围旋转对称体部分,为旋转对称体子区域;另一种子等效柱面包围非旋转对称部分,为非旋转对称体子区域;

(1.3)对每个子区域进行剖分:对于非旋转对称体子区域的子等效柱面,分别进行三角形面片剖分和母线线段剖分,对于非旋转对称体子区域的子散射体进行三角形面片剖分;对于旋转对称体子区域的子等效柱面和子散射体的母线进行线段剖分。

3.根据权利要求1所述的基于柱面等效源区域分解的电磁散射特性仿真方法,其特征在于:第3步所述对于非旋转对称体子区域的子等效柱面,将对应的等效入射电磁流旋转对称体基函数系数转换成RWG基函数系数,具体过程如下:

(3.1)对于非旋转对称体子区域的子等效柱面,柱面等效入射电磁流使用RWG基函数表示,通过旋转对称体基函数系数可以确定第i个子等效柱面c上的任意一点r处的电流Jc,i(r)和磁流Mc,i(r):

Jc,i(r)=Σβ=-Σn=1NiBoR[ac,i,βnBoR,tfβnt(r)+ac,i,βnBoR,φfβnφ(r)]]]>           (1)

Mc,i(r)=Σβ=-Σn=1NiBoR[bc,i,βnBoR,tfβnt(r)+bc,i,βnBoR,φfβnφ(r)]]]>

其中表示旋转对称体基函数母线方向方向的转对称体基函数,表示旋转对称体基函数周向方向的转对称体基函数,表示第i个区域柱面c上的电流Jc,i(r)使用旋转对称体基函数展开对应于第β个模式的第n'个基函数母线方向的展开系数,表示表示第i个区域柱面c上的电流Jc,i(r)使用旋转对称体基函数展开对应于第β个模式的第n'个基函数周向方向的展开系数,表示第i个区域柱面c上的磁流Mc,i(r)使用旋转对称体基函数展开对应于第β个模式的第n'个基函数母线方向的展开系数,表示表示第i个区域柱面c上的磁流Mc,i(r)使用旋转对称体基函数展开对应于第β个模式的第n'个基函数周向方向的展开系数;NiBoR表示第i个子等效柱面上旋转对称体基函数对应的未知量的个数,n'为BoR三角基函数编号,β表示模式数编号;

(3.2)RWG基函数展开电磁流的表达式是:

Jc,i(r)Σn=1Nirwgac,i,nrwgfnrwg(r)]]>               (2)

Mc,i(r)Σn=1Nirwgbc,i,nrwgfnrwg(r)]]>

其中Jc,i(r)、Mc,i(r)与公式(1)中含义相同,表示第i个子区域的子等效柱面c上电流RWG基函数展开系数,表示第i个子区域的子等效柱面c上磁流RWG基函数展开系数;表示第i个子等效柱面使用RWG基函数展开后未知量的个数,n为RWG基函数编号;

(3.3)选择RWG基函数为测试函数对公式(2)两边进行测试,得到如下方程:

Σi=1Nac,i,nrwgfn,irwg(r),fm,irwg(r)=Jc,i(r),fm,irwg(r)]]>             (3)

Σi=1Nbc,i,nrwgfn,irwg(r),fm,irwg(r)=Mc,i(r),fm,irwg(r)]]>

将RWG基函数公式带入方程(3)并写出矩阵方程形式如下:

Urwgc,iIc,i=Vc,i---(4)]]>

Ic,i为待求RWG基函数系数向量、为激励向量,(Urwgc,i)-1为RWG基函数系数求解矩阵,Urwgc,i具体元素为:

[Urwgc,i,m,n]=[fn,irwg(r),fm,irwg(r)]---(5)]]>

m表示RWG基函数测试函数编号,n表示RWG基函数编号,i=1,…,N,N表示子区域总数,r'为源点,r为场点;矩阵Uc,i,m,n为稀疏阵,分别在每个三角形面片上建立方程如式(5),逐个三角形求解RWG基函数的系数,则Uc,i-1被划分成Ntriangle个子矩阵求逆的问题,Ntriangle为三角形个数,则RWG基函数系数可以由得到。

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