[发明专利]快速获取金属旋转对称体电磁散射特性的矩阵抽取方法

说明书

技术领域

本发明涉及电磁应用技术领域，特别涉及一种快速获取金属旋转对称体电磁散射特性的矩阵抽取方法。

背景技术

金属旋转对称体是指能由母线绕固定轴旋转一周得到的物体。作为一类重要的雷达目标，如导弹体，天线罩等，人们已经对其电磁散射特性进行了相当多的研究。特别是在跟踪和识别空间目标上，旋转体的电磁散射仿真占据重要地位。利用旋转对称矩量法仿真和研究各类旋转体的电磁散射问题一直是电磁散射研究中重要的课题。

Andreasen,M.G在1965年首先提出了旋转对称矩量法。文中将入射平面波利用傅立叶级数展开为相互正交的柱面波形式，利用各模式间的正交性，分别求解单一模式下的感应电流，然后进行线性叠加，从而求得散射场的分布(M.Andreasen,Scattering from bodies of revolution,Antennas and Propagation,IEEE Transactions on,vol.13,pp.303-310,1965.)。但对建立的积分方程的求解采用的是点配法，计算简单但精度不高。J.R.Mautz and R.F.Harrington利用等效电流的概念和电场边界条件建立了金属金属旋转对称体散射的电场积分方程(J.R Mautz and R.F.Harrington,Generalized network parameters for bodies of revolution,Technical Report,TR-687.Syracuse University.Syracuse.NY13244.June1968)，将等效电流展开为关于φ的傅立叶（Fourier）级数和关于t的分段三角函数，然后利用数值方法中的矩量法（MoM）求解，解决了旋转金属体的散射问题。但当金属体形成谐振腔后，这种方法就失效了。J.R.Mautz.and R.F.Harrington又利用等效电流和等效磁流的概念和边界条件建立了金属散射体的混合场积分方程(J.R.Mautz and R.F.Harrington,H-field,E-field and combined-field solutions for conducting bodies of revolution,AEU321978,157-164)，解决了金属形成谐振腔后不能准确求解的问题。不论金属体是否形成了谐振腔，都能得到准确解。

SD Gedney,和R Mittra使用快速傅里叶方法来加速金属旋转对称体矩量法计算（S.D.Gedney and R.Mittra,The use of the FFT for the efficient solution of the problem of electromagnetic scattering by a body of revolution,Antennas and Propagation,IEEE Transactions on,vol.38,pp.313-322,1990.）。FFT方法加速了模式矩阵的形成，但却要一次存储所有模式矩阵，内存消耗很大。

金属旋转对称体矩量法中的格林函数是以电流呈正弦分布的圆环为单位源产生的场，称为模式林函数。斜入射时需要的模式数随着入射波的倾斜角和计算对象在柱坐标系下最大截面半径的电尺寸的增大而增大，模式格林函数也随之剧烈振荡。使用闭式模式格林函数加速金属旋转对称体的计算是一种常用的克服积分振荡的方法。但该方法在仿真电大尺寸的金属旋转对称体时会出现发散（Y.Wen Ming,et al.,Closed Form Modal Green's Functions for Accelerated Computation of Bodies of Revolution,Antennas and Propagation,IEEE Transactions on,vol.56,pp.3452-3461,2008.）。

现有仿真金属旋转对称体的方法存在以下问题：

（1）FTT方法加速金属旋转对称体计算但对内存的消耗大，仿真的金属旋转对称体的规模有限，只对部分结构十分有效；

（2）推导闭式模式格林函数来加速金属旋转对称体计算，操作繁琐，限制条件多；

（3）对于快速计算电大尺寸旋转对称目标斜入射时的散射场，高次模式矩阵填充效率低。

发明内容

针对现有技术中存在的以上问题，本发明的目的在于提供一种快速稳定的仿真电大尺寸金属旋转对称体目标电磁散射特性的方法，该方法基于矩阵抽取方法，内存消耗低，矩阵填充和方程求解快。