[发明专利]金属目标散射的快速仿真方法

权利要求书

1.一种金属目标雷达散射截面的仿真方法，其特征在于，包括如下：

(1)使用相关商业软件对金属目标进行建模，使用RWG基函数f_n(r′)将其表面划分为若干小三角形，并将这些三角形的节点信息和单元信息导出为文本数据格式；

(2)使用等效原理对目标模型的散射场进行等效，以使金属体产生的散射场只通过等效电流源产生的场来表示，再根据总场等于散射场与入射场的矢量和，得到如下电场积分方程：

其中，表示目标表面的法向量，E(r)为入射场，r代表目标表面源点，r′代表场点，ω表示角频率，μ表示磁导率，J(r′)表示目标表面电流源，I表示单位张量，▽为哈密顿算子，g(r,r′)表示自由空间中的标量格林函数，S表示目标表面；

(3)使用矩量法对(2)中电场积分方程进行离散，得到如下离散后的表面积分方程：

其中，N代表RWG基函数个数，Z_mn为第m个三角形单元与第n个三角形单元相互作用产生的阻抗矩阵，x_n为第n个三角形单元对应的电流系数，V_m为第m个三角形单元对应的右端项；

(4)对离散后的表面积分方程进行求解：

4a)对阻抗矩阵Z_mn进行处理：

4a1)使用八叉树对目标表面进行分层，根据每一层中盒子之间的距离把场盒子和源盒子之间的相互作用将阻抗矩阵Z_mn分成远场阻抗矩阵Z_mn1和近场阻抗矩阵Z_mn2；

4a2)根据远场阻抗矩阵的低秩特性，对远场阻抗矩阵Z_mn1进行压缩后再存储，对近场阻抗矩阵Z_mn2采用矩量法直接计算并存储；需要对Z_mn中的远场阻抗矩阵Z_mn1进行分解，即使用框架化分解算法对远场阻抗矩阵Z_mn1进行分解，具体步骤如下：

4a2.1)预设矩阵远场阻抗矩阵Z_mn1的秩q初值为q＝min(m,n)/2，设定矩阵分解的误差阈值ε为10^-2，随机给定一个l值；

4a2.2)根据离散傅里叶变换矩阵F、随机选择矩阵S和随机对角矩阵D，计算转换矩阵R_lm：

R_lm＝S·F·D

4a2.3)由上述转换矩阵R_lm和远场阻抗矩阵Z_mn1计算出矩阵临时矩阵Y_ln：

Y_ln＝R_lm·Z_mn1

4a2.4)利用框架化分解算法对临时矩阵Y_ln矩阵进行分解，将其分解为采样矩阵L_lq和列第二小矩阵P_qn乘积的形式，即Y_ln＝L_lq·P_qn；

4a2.5)对远场阻抗矩阵Z_mn1进行压缩，即由采样矩阵L_lq的列在临时矩阵Y_ln中的对应关系求得Z_mn1＝B_mq·P_qn分解式中第一小矩阵B_mq的元素；

4a2.6)判断矩阵分解式Z_mn1＝B_mq·P_qn的误差是否满足二范数不等式||Z_mn1-B_mq·P_qn||₂≤ε：

如果满足，得到远场阻抗矩阵Z_mn1经框架化分解的小矩阵B_mq和小矩阵P_qn，

如果误差较大，则返回4a2.1)通过二分查找法继续调整秩q的大小，再重新对矩阵Z_mn1进行分解，直到满足误差条件；

4b)将远场矩阵Z_mn1和近场矩阵Z_mn2代入离散后的积分方程，分别求解出对应的电流系数x_n1和x_n2，再将x_n1和x_n2进行叠加得到电流系数x_n；

(5)求解目标的雷达散射截面：

5a)通过电流系数计算目标表面的电流源

其中f_n(r′)为RWG基函数，N为基函数个数；

5b)根据目标表面电流源计算目标表面的散射场E^s：

其中，k表示自由空间的波数；

5c)通过散射场E^s计算目标的雷达散射截面σ：

其中，θ和φ分别表示三维坐标系中沿x轴和y轴坐标系方向的观察角，R表示源点与场点的距离。