[发明专利]一种飞机编队雷达散射截面的快速算法

说明书

本发明涉及一种飞机编队雷达散射截面的快速算法，首先利用电磁波时域仿真方法计算得到飞机散射远场复振幅分布，其次通过局部坐标系变换来改变飞机的姿态，重新计算得到新的飞机散射远场复振幅分布，然后利用不同位置飞机之间的相对角度和距离可计算任意两架飞机之间的耦合散射，最后将单个飞机散射和飞机编队之间耦合散射的远场复振幅相干相加或相干相消，由此计算出整个编队的散射截面。本发明实现了快速计算飞机编队的雷达散射截面，无需在计算机仿真中构建完整的飞机编队体系，可大大缩减仿真资源和计算时间。

技术领域

本发明涉及一种飞机编队雷达散射截面的快速算法，特别涉及一种基于全波仿真算法的电大体系飞机编队雷达散射截面计算方法，属于电磁仿真与计算领域。

背景技术

仿真计算电大体系的雷达散射截面是当今世界各国一个重要研究课题，其核心是在时间和成本可接受的情况下计算电大体系的雷达散射截面。当前，电大体系的雷达散射截面计算主要技术包括：全波算法，物理光学近似，几何光学近似。上述传统技术采用严格的全波算法结果非常准确，但是对于电大体系例如飞机编队，全波算法是采用数值方法计算麦克斯韦方程或者等效的积分方程，得到远场的电磁场的值，然后再计算雷达散射截面(比如文献“《电磁波时域有限差分方法》，葛德彪闫玉波”)，但是，这种方法对计算飞机编队而言计算量过于巨大，从而难以实际计算。另一方面，物理光学和几何光学等近似算法，是将基尔霍夫积分推广应用，通过对散射体表面感应电流感应场近似和积分求得散射场，然后计算出雷达散射截面或者根据射线的反射定律和能量守恒定律，得出有限曲率的光滑曲面的雷达散射截面(比如文献“《光学原理》，马科斯.玻恩”)，虽然这种算法计算量大幅缩减，但是对于飞机编队仿真计算结果准确度很低，误差往往巨大，甚至差一个量级以上。所以，如何既能够得到较精确的结果，又节省计算资源，是高效精确地计算飞机编队的雷达散射界面领域的一个难题。

发明内容

本发明飞机编队雷达散射截面快速算法公开了新的方案，采用基于全波仿真算法的电大体系飞机编队雷达散射截面计算方法，借助电磁波干涉的原理将单个飞机的矢量散射场相干相加或相干相消，并考虑相互的耦合系数矩阵得到飞机编队的雷达散射截面，解决了现有方案计算效率低的问题。

本发明飞机编队雷达散射截面快速算法的具体步骤如下：

步骤1：在飞机编队中的任意一架飞机外放置入射平面电磁波和远场记录器，通过仿真计算得到任意一架飞机不同姿态的散射远场复振幅分布；

步骤2：通过对所述飞机编队中不同位置、不同姿态的飞机散射远场复振幅进行相干相加或相干相消，得到所述飞机编队的远场零阶散射复振幅分布；

步骤3：通过所述飞机编队中任意一架飞机与所述飞机编队中除该飞机外的任意一架飞机的相对位置和距离求得该飞机在所述飞机编队中的远场一阶耦合散射复振幅分布；

步骤4：将所述飞机编队中所有飞机的远场一阶耦合散射复振幅进行相干相加或相干相消，得到所述飞机编队的远场一阶散射复振幅分布；

步骤5：把所述飞机编队中所有飞机的远场零阶散射复振幅和远场一阶耦合散射复振幅相干相加或相干相消，由此计算出所述飞机编队的雷达散射截面。

进一步，本方案的飞机编队中飞机型号相同。

进一步，本方案的飞机编队中飞机型号可为轰炸机、直升机、无人机、侦察机、运输机、战斗机或民用飞机中的任一种。

进一步，本方案的飞机编队的飞机数量是2架～500架，包括2架和500架。

进一步，本方案的测量所述飞机编队的雷达工作频率范围是0.1吉赫兹～1000吉赫兹，包括0.1吉赫兹和1000吉赫兹。

进一步，本方案的所述飞机编队中任意一架飞机的姿态在球坐标系下纬度0度～180度、经度0度～360度内旋转，包括纬度0度和180度、经度0度和360度。