[发明专利]三维目标隐身优化方法

说明书

本发明公开了一种三维目标隐身优化方法，包括如下步骤：通过非有理B样条表面建模技术重构三维目标的模型，利用有限的控制点实现模型的变化，确定薄涂敷的区域，结合蜂鸟优化算法，将控制点的坐标和涂敷介质参数的大小作为优化参量，利用弹跳射线法仿真计算需求频带和角度上的RCS值；针对分析三维部分薄涂敷目标的电磁散射特性，本发明结合阻抗边界条件，建立频域积分方程；最后将蜂鸟优化算法结合SBR方法作为置信区间渐进空间映射算法的粗模型，将IBC‑MoM方法作为TRASM算法的细模型，实现三维目标隐身特性的快速优化。本发明能够高效地进行目标的隐身性能优化设计，具有很强的实际工程应用价值。

技术领域

本发明属于目标电磁散射特性数值计算领域，特别是一种三维目标隐身优化方法。

背景技术

隐身技术是在现代空中战场上确立优势占据战场主导地位的主要因素。飞行器的隐身主要体现在减小飞行器的回波信号，即实现低可观测性，能够保障飞行器不被敌方雷达防御系统发现，从而提高飞行器的生存能力、突防能力及作战效能。隐身技术不仅仅可以应用在飞行器上，而且能够更广泛地用于舰船，潜艇，坦克等等目标上。尽管在设计建造以及维护成本上，隐身飞行器远远高于传统的飞行器，但这是相当值得的，因为在复杂的作战环境下，隐身飞行器的生存能力以及完成作战任务的能力远远高于传统飞行器。与非隐身飞行器相比，隐身飞行器在战场上具有明显的优势。如F-117A这样的隐形飞机更适合攻击地面目标，因为它们可以在相对较高的高度飞越敌方领土，而不像传统的飞行器进行近地飞行以避免雷达探测。更高的高度还使飞行员具有更优良的态势感知能力，并减轻了飞行员的疲劳感，可以在更大的范围内搜索目标，并且可以更方便精准地垂直投射导弹，从而提高了准确性和穿透力。隐形飞机不需要配备复杂的炸弹，这是因为隐身飞机可以在不担心敌方防御系统的情况下进行高空直线飞行，因此炸弹飞行的轨迹更简单更易于掌控。例如，一次常规的攻击任务，若是指定非隐形战机去执行任务，需要32架装有炸弹的飞机，16架护卫舰，8架野鼬鼠飞机来压制敌方雷达，4架飞机以电子方式干扰敌方雷达，以及15架加油机为该编队加油。而若是使用隐身战机，则只需8架F-117A和2架加油机为它们加油，即可完成同一任务。在海湾战争中，F-117A部队投下的约2000吨激光制导炸弹的总成本约为1.46亿美元；而若是使用相同吨位的战斧对地巡航导弹将花费近48亿美元。由此可见，隐身技术已成为现代战争中提高武器装备生存能力和战斗力的关键技术。

飞行器的雷达隐身设计应该是一个综合性的问题，然而当今对飞行器的隐身设计大部分针对的是飞行器的飞翼结构，仅局限于飞行器的部件级优化设计，或仅仅研究吸波材料本身的特性，对于三维目标的总体隐身外形设计以及将吸波材料涂敷于目标后的实际特性的分析研究很少。由于目标的电磁散射特性与目标的各个方面都息息相关，因此隐身设计应该是一体化的，相比于仅仅进行部件级设计和吸波材料本身性质的分析，完整的隐身设计更为复杂，外形的变动和吸波材料共形于目标外表面都将会对目标的散射特性产生影响。因此为了能够有效地贴合实际情况，在电磁场领域针对飞行器总体隐身特性进行设计分析，将是一个亟需发展的领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维目标隐身优化方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种三维目标隐身优化方法，包括如下步骤：

步骤1、基于SBR的置信区间渐进空间映射粗模型建立：蜂鸟优化算法不断更新变化的控制点坐标与涂敷介质参数的大小，由弹跳射线法仿真计算出对应参数下的需求频带与角度上的RCS值，作为适应值返回给蜂鸟优化算法，对每一代参数进行评估，更新，直到获得满足需求的变化控制点坐标与涂敷介质参数的大小；

步骤2、基于IBC-MoM的置信区间渐进空间映射细模型建立：以阻抗边界条件为基础，结合分析电磁散射问题的积分方程方法，建立分析三维部分薄涂敷目标电磁散射特性的积分方程；