[发明专利]基于延迟拉盖尔多项式的金属目标瞬态电磁散射分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电磁场与电磁波领域，特别是一种基于延迟拉盖尔多项式的金属目标瞬态电磁散射分析方法。

背景技术

近年来，由于短脉冲雷达设计、雷达目标识别等领域的迫切需求，目标瞬态电磁散射特性的分析引起了极大的研究兴趣，相应地，计算电磁学中的时域方法也得到了极大发展。时域方法一次模拟即可获得宽带数据，而频域方法需要计算许多频率采样点，再通过傅立叶逆变换得到有限带宽的时域数据，计算量要大得多；而且时域方法直接给出时域结果，能清晰地反映出电磁波与目标随时间的相互作用。在诸多时域解法中，时域积分方程方法相对于时域微分方程方法更适合分析散射和辐射问题，因为它只需要面剖分，并且不需要吸收边界条件。时域积分方程主要有两种解法，即时间步进法和阶数步进法(Y.S.Chung,Y.J.Lee,J.H.So,J.Y.Kim,C.Y.Cheon,B.J.Lee,and T.K.Sarkar,“A stable solution of time domain electric field integral equation using weighted Laguerre polynomials,”Microw.Opt.Technol.Lett.,vol.49,no.11,pp.2789–2793,2007)，与时间步进法相比，阶数步进法具有无条件稳定的特点，但是这种方法需要消耗更多的内存和计算时间，这也成为了阶数步进法的一个发展瓶颈。

在频域矩量法中，相位基函数(D.H.Kwon,R.J.Burkholder,P.H.Pathak,“Efficient Method of Moments Formulation for Large PEC Scattering Problems Using Asymptotic Phasefront Extraction(APE),”IEEE T.Antenn.Propag.,Vol.49,pp.583-591,2001)的引入可以极大地降低剖分密度，节省未知量，频域添加相位项相当于在时域中引入相应的时延，本发明对阶数步进法的时间基函数进行改进，使用时延拉盖尔多项式作为新的时间基函数，对时域混合场积分方程进行求解，获取目标的瞬态电磁散射特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于延迟拉盖尔多项式的金属目标瞬态电磁散射分析方法，可为目标瞬态电磁散射分析提供重要的参考资料。

实现本发明目的的技术方案为：

第一步，利用计算机辅助设计工具ANSYS软件建立金属目标的几何模型，采用曲面三角形面元对目标的表面进行网格剖分，得到仿真分析所需的网格离散信息文件，包括三角形单元编号、每个三角形单元的顶点编号和顶点坐标；

第二步，利用CRWG基函数和延迟拉盖尔多项式对时域混合场积分方程进行空间离散和时间离散；

第三步，利用伽辽金法对第二步离散后的时域混合场积分方程进行空间测试和时间测试，得到最终的阶数步进矩阵方程；

第四步，利用广义最小余量法(GMRES)对第三步得到的矩阵方程进行逐阶求解，得到目标表面的电流分布，利用时域电流分布计算得到目标的宽频带电磁特性参数，完成仿真分析全过程。

本发明与现有的阶数步进法相比，其显著优点为：本发明所采用的时间基函数中包含了目标的空间相位信息，可以使用更少的曲面三角形面元对目标进行剖分，从而大大减少未知量，节省内存和计算时间。

附图说明

图1为金属球模型示意图。

图2为金属球剖分结果示意图。

图3为金属球双站雷达散射截面计算结果。(a)30MHz，(b)150MHz，(c)240MHz。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明为一种基于延迟拉盖尔多项式的金属目标瞬态电磁散射分析方法，具体实施步骤如下：

第一步，建立金属目标的几何模型，利用计算机辅助设计工具ANSYS软件进行几何建模，采用曲面三角形面元对目标的表面进行网格剖分，根据入射电磁波的最高频率f_max来确定曲面三角形单元的尺寸，保证离散得到的三角形中的最大边长l_max满足条件l_max≤0.5c/f_max，其中c是自由空间中的光速；得到仿真分析所需的网格离散信息文件，包括三角形单元编号、每个三角形单元的顶点编号和顶点坐标；