一种加速分析介质目标电磁散射特性的复点源求解方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106294898A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201510272526.X(22)申请日2015.05.25(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人樊振宏陈如山丁大志顾鹏飞(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人朱显国(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书4页说明书5页附图2页(54)发明名称一种加速分析介质目标电磁散射特性的复点源求解方法(57)摘要本发明公开了一种加速分析介质目标电磁散射特性的复点源求解方法。该方法结合了复点源的思想对表面积分的远场区域进行求解。本方法结合八叉树分组的思想对介质目标先进行分组，基函数按组分好，每个组都由一个虚拟的复点源等效球面紧紧包住，近场组和自作用部分仍保留原来的方法加以计算，远场组之间的作用转化为用其包围的复点源来表示，即转化为复点源之间的相互作用。由于复点源具有方向性，可以舍去一些在不影响计算精度条件下的弱相互作用来加速计算远场组之间的作用。本发明在计算均匀介质目标的电磁散射特性分析中能够节省计算时间和降低内存的消耗。具有很强的实际工程应用价值。CN106294898ACN106294898A权利要求书1/4页1.一种加速分析介质目标电磁散射特性的复点源求解方法，其特征在于步骤如下：步骤1、建立物体的离散模型，设入射波频率为freq，对介质物体进行三角形网格剖分，利用八叉树分组对三角形的边进行分组，得到每个组内的边数和边的编号；包含边信息的组为非空组，不包含边信息的组为空组；步骤2、对模型剖分得到的三角形离散网格进行基函数的构造，即对边构造RWG基函数用于展开在入射波照射下目标表面产生的感应电流和磁流利用电场和磁场在边界处的切向分量连续特性，建立电场积分方程和磁场积分方程，并加以组合得到表面积分方法的矩阵方程表达形式；步骤3、对每个非空组建立外包的等效面和测试面，将每个基函数用等效面上的复点源进行展开，得到介质目标内外的电场积分算子和磁场积分算子的复点源表达式；步骤4、将分块矩阵ZEJ,ZHJ,ZEM,ZHM中的远场作用组形成的矩阵用等效面上复点源之间的作用表示，设定角度阈值为θ，当组中心与等效面上等效点形成的矢量与组中心之间的方向矢量之间的夹角大于θ时，舍去该等效点，反之则保留；对矩阵进行组合得到最终的矩阵方程组；步骤5、利用迭代方法求解得到的矩阵方程组，结合求出的感应电流和感应磁流系数，计算雷达散射截面RCS。2.根据权利要求1所述的加速分析介质目标电磁散射特性的复点源求解方法，其特征在于：所述步骤1中，三角形网格的剖分尺寸边长为λ为电磁波波长，μ,ε分别为介电常数和磁导率。3.根据权利要求1所述的加速分析介质目标电磁散射特性的复点源求解方法，其特征在于：所述步骤2中，在介质外表面和内表面建立电场积分和磁场积分：其中，Z1和Z2分别是自由空间和介质中的波阻抗，和分别表示入射电场和磁场，为介质表面单位外法向矢量，Jd和Md分别为介质外表面的等效电流和等效磁流，L算子和K算子表达式如下：2CN106294898A权利要求书2/4页其中，j＝1,2表示介质目标外表面和内表面，表示的是场点的位置，表示的是源点的位置，表示的是场点到源点之间的距离，是自由空间内的标量格林函数，分别表示外区域和内区域中的波数，P.V.是主值积分项；对(1)-(4)式进行组合，得到矩阵方程表达形式：4.根据权利要求1所述的加速分析介质目标电磁散射特性的复点源求解方法，其特征在于：所述步骤3中，在三角形的每条边上定义RWG基函数其中，l表示两三角形公共边的边长，和表示该条边所在的两个三角形和的面积，代表和中任意的一点观察点，基向量和和分别代表上三角形和下三角形中公共边对应的自由顶点，即除公共边两端点的另外两点；每个基函数都只定义在其对应的两个三角形上，在其他位置其值为零；将感应电流和感应磁流用RWG基函数进行三维展开，并用伽辽金测试方法对(1)-(4)式进行测试，得到各分块矩阵方程组表达式；其中m和n分别表示第m和n个基函数的编号，L和K分别表示电场和磁场积分，和分别是自由空间和介质中的波阻抗；3CN106294898A权利要求书3/4页5.根据权利要求1所述的加速分析介质目标电磁散射特性的复点源求解方法，其特征在于：步骤4中所述具体步骤为：1).对每个非空组构造半径为R的虚拟等效球面，组中心为球心，R为组的边长，在等效球面上进行复点源的取点，这些点沿着θ方向间隔为△θ，点数为Nθ，沿着方向取点为2).在等效面上对基函数进行展开，具体步骤如下：a).计算等效面测试矩阵ZEJ,ZHJ,ZEM,ZHM，对其进行并矢格林函数展开；其