[发明专利]高精度介质体目标散射的仿真方法

权利要求书

1.一种非均匀介质体目标的雷达散射截面仿真方法，其特征在于，包括如下：

(1)使用相关商用软件对非均匀介质体目标进行建模，将其划分为若干个小四面体，每个小四面体中包含电流源矢量与磁流源矢量，并对每个小四面体的点阵坐标数据与每个小四面体中的介电常数进行导出；

(2)将导出的数据，利用half-SWG基函数分别对每个小四面体中的电流源矢量与磁流源矢量进行数学建模，设某个网格划分后有N个小四面体时，基函数建模表达式如下：

其中J_m(r)、M_m(r)分别表示第m个小四面体电流源矢量和磁流源矢量，f_mx(r)为第m个小四面体上的第x个的half-SWG基函数；为N维电流源加权向量，为N维磁流源加权向量，向量与向量中的元素为各个小四面体中基函数的权值；

(3)使用建模后的数学模型，将组合源积分方程CSIE拓展到介质体，将外电场积分方程中的散射场部分保留磁流源散射的部分，建立体积分组合源积分VIE-CSIE方程：

其中，Eⁱⁿ(r)为入射波，E(r)＝J_m(r)/jωε₀ε_rk(r)为外部总场，ω为入射波的角频率，ε₀为真空介电常数，ε_r为相对介电常数，k(r)＝1-1/ε_r；L(J_m(r),M_m(r))为电流源矢量与磁流源矢量产生的散射场，公式为：

式中，J_m(r)为第m个小四面体中的电流源矢量，M_m(r)为第m个小四面体中的磁流源矢量，η₀为自由空间波阻抗，k₀为自由空间中的波数，为小四面体各个面的外法向量，r为式中变量意为散射场的观察点，r'为式中的积分量意为散射场的源点，为散射场观察点的哈密顿算子，为散射场源点的哈密顿算子，G₀(r,r')为格林函数；

(4)将阻抗边界条件IBC的使用范围由理想导体PEC推广到介质体中使用，其具体表达式为：

其中，捆绑系数α的变化范围为-1～∞；

(5)对(3)中的算式与(4)中的算式进行不连续伽辽金方法处理，得到如下2N×2N的矩阵向量表达式：

其中，jk₀η₀T为第一子矩阵，K为第二子矩阵，-αη₀A为第三子矩阵，A'为第四子矩阵，组成的矩阵成为阻抗矩阵；为入射波向量，为向量元素全部等于0的N维零向量，组成的向量成为右端项向量；

(6)将(5)中的矩阵表达式转换为：的矩阵形式，使原矩阵大小从原来的2N×2N缩小到了N×N；

(7)对(6)中矩阵进行矩阵表达式求解，得到电流源矢量的加权向量再求解出磁流源矢量的加权向量：将解出后得到的电流源矢量的加权向量和磁流源矢量的加权向量带入(2)中使得电流源矢量J_m(r)和磁流源矢量M_m(r)变成一个已知量；

(8)计算雷达散射截面RCS和散射电场E：

(8a)将(7)中成为已知量的电流源矢量J_m(r)带入电流源矢量散射式，计算结果用G表示：

(8b)将磁流源矢量M_m(r)带入磁流源元散射式计算结果用L表示：

其中，为双站雷达的观察角，r'为源点积分变量；

(8c)把计算出的L和V带入雷达散射截面RCS计算式和散射电场E计算式：

RCS＝4π(L_φ+η₀G_θ)²+4π(L_θ-η₀G_φ)²

其中，k₀为波数，与分别表示散射场的两个极化方向，L_φ为L在极化方向上的分量，L_θ为L在极化方向上的分量，G_φ为G在极化方向上的分量，G_θ为G在极化方向上的分量。