[发明专利]分析多尺度导体目标电磁散射特性的混合阶Nystrom方法

说明书

技术领域

本发明属于分析多尺度导体目标电磁散射特性的高效数值方法，具体是一种分析多尺度导体目标电磁散射特性的混合阶Nystrom方法。

背景技术

雷达目标电磁散射特性的获取与分析是电磁问题中的一个重要研究领域，目标的电磁散射波是雷达探测、遥感观测以及地质勘测邓众多应用的信息来源，散射特性的定量分析是这些应用系统在设计和工作时的主要依据。雷达目标的形状和体积等物理量都是通过对雷达散射截面等参数进行计算得出的。因此，对于各种目标散射特性的研究在这些应用领域具有特别重要的意义。

对于导体目标的电磁散射特性的分析，高阶数值方法相比于传统的低阶数值方法不仅具有高阶的误差收敛精度，而且在相同的计算精度下消耗更少的计算资源。目前，高阶数值方法主要分为两类：一类为在传统低阶方法上发展的高阶方法，如高阶有限元法、高阶矩量法、高阶是与有限差分法等；另一类为基于点离散的高阶Nystrom方法。其中，高阶Nystrom方法(G.Kang,J.M.Song,W.C.Chew,K.C.Donepudi,andJ.M.Jin,“Anovelgrid-robusthigherordervectorbasisfunctionforthemethodofmoments,”IEEETransactiononAntennasandPropagation,2001,49(6):908–915.)因其阻抗矩阵填充快和对离散网格的鲁棒性等独特的优势而得到广泛的关注和应用。

但是，对于多尺度目标的电磁散射问题的分析，传统的高阶Nystrom方法因为采用统一阶的矢量插值基函数，使得求解的未知量比较大，影响了求解的效率。针对传统高阶Nystrom方法分析导体多尺度目标电磁散射特性的这种缺陷，引入混合阶的方案，提出了运用混合阶Nystrom方法分析导体多尺度目标的电磁散射特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分析多尺度导体目标电磁散射特性的混合阶Nystrom方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种分析多尺度导体目标电磁散射特性的混合阶Nystrom方法，步骤如下：

第一步，电磁散射积分方程的建立，即基于理想导体的电场边界条件，在金属表面的总场切向分量为0，而总场即为入射电场与散射电场之和。入射电场为已知激励，均匀平面波通常被用来作为入射电场，散射电场可以用待求的表面未知电流来表示。

第二步，插值基函数的构造，构造基于曲面三角形的拉格朗日插值多项式。

第三步，结合多尺度结构的特点，利用混合阶的基本原理，根据离散网格的尺寸选择恰当阶数的插值基函数。

第四步，形成待求解的矩阵方程，未知电流为金属面电流。

第五步，矩阵方程求解以及电磁散射参数的计算。

本发明与传统的高阶Nystrom方法相比，其显著优点是：分析多尺度导体目标的电磁散射特性时，在确保了计算精度的前提下，计算的未知量极大减少，从而使得计算的效率得到提高。

附图说明

图1是曲三角形单元映射到局部空间(u,v)示意图。

图2是导体“plane-cylinder”模型示意图。

图3是导体“plane-cylinder”模型在300兆赫兹频率时对应的双站雷达散射截面(RCS)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1，本发明基于分析多尺度导体目标电磁散射特性的混合阶Nystrom方法，步骤如下：

第一步，令均匀平面波照射到一个多尺度导体结构上，在该结构的表面将产生表面感应面电流J_S，根据理想导体的电场边界条件，即金属表面的总场切向分量为0，得到多尺度导体结构目标的电场积分方程(EFIE)，如下

[E^inc(r)+E^sca(r)]_tan＝0(1)其中，下标tan表示电场的切向分量，E^inc表示照射在目标上的电磁波，E^sca表示目标在电磁波照射后产生的散场，散射场的表达形式为：