[发明专利]高精度介质体目标散射的仿真方法

说明书

本发明提出了高精度介质体目标散射的仿真方法，主要解决现有CSIE方程无法使用在介质体散射当中的问题。其方案是：使用half‑SWG基函数对网格划分后的目标模型建模；通过保留组合源积分方程中磁流源散射部分，建立体积分组合源积分方程，并将其使用由导体拓展到介质体；将只在良导体目标的散射场计算用的阻抗边界条件用到介质体当中，使同一小四面体中存在的电流源与磁流源进行关联；使用不连续伽辽金法生成矩阵向量表达式，将矩阵向量表达式中的阻抗矩阵转换为占用内存小，且易于求解的形式；使用广义最小残差法对矩阵向量表达式进行求解，得出双站雷达散射截面RCS。本发明精度高、占用计算机内存小，可用于飞行器械及天线设计。

技术领域

本发明属于电磁散射技术领域，特别涉及一种介质体的电磁散射仿真方法，可用于飞行器械及天线的设计。

技术背景

此发明方法用的是组合源积分方程CSIE计算雷达散射截面。在电磁仿真方法中，计算导体电磁散射应用比较广泛的计算方程为联合场积分方程CFIE。因为这个方程在使用矩量法之后，对物体的网格划分没有问题的情况下使用GMRES进行矩阵求解基本不存在不收敛的情况，并且计算精度相对较好。而组合源积分方程CSIE具有比联合场积分方程CFIE更高的计算精度，之所以使用不够广泛其原因在于，它需要更复杂的计算，与更大的矩阵，并且迭代性能不好。

一名为Janas Kornprobst的学者在论文《Weak-Form Combined Source IntegralEquation with Explicit Inversion of the Combined-Source Condition》中使用了一种利用组合源积分方程CSIE方程结合阻抗边界条件IBC的方法，可以将矩阵缩小到与联合场积分方程CFIE一样，即内存占用与联合场积分方程CFIE相同。并且在经过实验之后发现，利用论文的方法计算的迭代性能已经达不错的水平。但是组合源积分方程CSIE结合阻抗边界条件IBC的方法，目前也只能运用于导体。在电磁散射问题当中介质体的散射问题也十分重要，然而在现有技术资料当中还不能找到将该方法运用于介质体散射的相关介绍与具体实施方法，如需要将此方法运用于介质体散射相关问题，还需要重新对该方法的实施过程进行重新梳理并对相关数学公式进行重新推导。

发明内容

本发明目的在于提出一种解决方法针对上述所述的技术不足，本发明采取的技术方案包括有如下步骤：

(1)使用相关商用软件对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：