[发明专利]复杂目标雷达回波快速获取的多重网格预条件方法

摘要

本发明公开了一种复杂目标雷达回波快速获取的多重网格预条件方法。该方法首先对目标建模并用较粗的三角形网格对目标表面进行剖分；对粗网格进行细分得到嵌套的网格，并且在各层网格上构造RWG基函数；其次，利用相邻层RWG基函数展开关系构造第一套构造插值、限制算子和粗网格矩阵，同时在各层网格边上构造旋度基函数并用相邻层网格RWG基函数展开，构造第二套插值、限制算子和粗网格矩阵；最后利用多重网格预条件方法求解方程组，并利用第一套和第二套插值、限制算子和粗网格矩阵加速矩阵方程迭代求解的收敛速度。本发明基函数构造在网格边上，具有很高的建模精度，同时采用了两套算子加速矩阵方程迭代求解的收敛速度，能显著加速矩阵方程求解。

主权项

1.一种复杂目标雷达回波快速获取的多重网格预条件方法，其特征在于步骤如下：第一步，目标建模及剖分形成粗网格；目标建模即根据目标顶点、边和面的信息确定目标的形状；利用三角形网格剖分算法对目标表面进行剖分，得到目标的粗网格及结构信息，包括每个三角形单元的顶点编号、顶点坐标和三条边的编号；剖分网格的尺寸即三角形单元平均边长大于0.4λ，λ为电磁波波长，设该剖分得到的粗网格为第1层；第二步，对第一步剖分得到的粗网格进行细分；即将第一步所得到的每一个三角形单元三边的中点连接起来形成4个小的三角形单元，采用相同的方法对每一个小的三角形单元继续细分，设当前细分过程得到的网格为第l层，再细分一次得到第l+1层网格，如果第l+1层网格平均边长在0.05λ～0.2λ之间则结束细分，设最后一次细分得到的网格为第L层；相对于第l+1层网格，第l层网格称为粗网格；将1，2，…，L层网格称为目标的嵌套网格；第三步，在第二步得到的嵌套网格中各层网格边上构造RWG基函数f，用于表示在入射电磁波照射下目标表面的感应电流；第四步，构造插值、限制算子和粗网格矩阵；即利用第l层网格上的RWG基函数在第l+1层网格RWG基函数上的展开系数来构造相全部邻两层网格之间的第一套插值、限制算子和粗网格矩阵，同时，在第l层网格的边上构造旋度基函数并用第l+1层网格RWG基函数展开，用其展开系数构造全部相邻两层网格之间的第二套插值、限制算子和粗网格矩阵；第五步，建立方程组；在目标表面建立电场积分方程EFIE，将感应电流用第L层网格的RWG基函数展开为其中J_L为目标表面感应电流，N为第L层网格的边数，为第L层网格第i条边上构造的RWG基函数，I_i为第i条边上RWG基函数的展开系数，利用伽辽金方法，得到方程组Z_LI_L=V_L    (1)其中Z_L为第L层上的阻抗矩阵，其第m行第n列矩阵元素为：ZLmn=jkη∫SmfmL·[∫SnfnLG(r,r′)dr′+▿k2∫Sn▿′·fnLG(r,r′)dr′]dr---(2)]]>其中，k为波数，η为自由空间的特性阻抗，G(r,r')为自由空间格林函数，S_m为第L层网格上第m条边所在的三角形，S_n为第L层网格上第n条边所在的三角形；I_L为第L层上待求解的未知向量，V_L为第L层上的右边向量，其第m个元素为：VLm=∫SmfmL·Ein(r′)dr′---(3)]]>其中Eⁱⁿ为入射波电场；第六步，利用多重网格预条件方法迭代求解第五步得到的方程组，利用第一套和第二套插值、限制算子和粗网格矩阵加速矩阵方程迭代求解的收敛速度；第七步，利用第六步得到的方程组(1)的解，计算目标的雷达散射截面RCS，RCS计算公式为：RCS=limx→∞4πr2|Esc|2|Ein|2---(4)]]>其中E^sc为散射场，表示为：Esc=-jωμe-jk|r|4π|r|(F(r^)-(F(r^)·r^)r^)---(5)]]>其中，ω表示入射电磁波的角频率，μ为磁导率，r表示观察点到目标的距离矢量，为r的单位矢量，为F(r^)=Σi=1N∫SiIifiLejkr^·r′dr---(6).]]>