電大尺寸復(fù)雜目標(biāo)高頻寬帶散射算法研究.pdf

1、高分辨雷達(dá)因其成像精度高，能全天候工作等優(yōu)點(diǎn)在目標(biāo)雷達(dá)成像和識(shí)別領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。而實(shí)現(xiàn)高分辨率也就要求高的工作頻率及帶寬，致使雷達(dá)工作頻率不斷向著紅外波段和太赫茲波段延伸，為作為其基礎(chǔ)的目標(biāo)電磁散射的研究提出更高要求。一方面頻率的提升導(dǎo)致目標(biāo)電尺寸不斷增加，使電大尺寸復(fù)雜目標(biāo)電磁散射特性的精確分析和預(yù)估成為亟待解決的問(wèn)題;另一方面伴隨雷達(dá)工作頻帶的不斷展寬，對(duì)目標(biāo)寬帶甚至超寬帶電磁散射特性的快速準(zhǔn)確預(yù)估的需求日漸加強(qiáng)。
　

2、　因此，開(kāi)展電大尺寸復(fù)雜目標(biāo)高頻寬帶電磁散射相關(guān)算法的研究具有十分重要的理論意義及軍事應(yīng)用價(jià)值?；谏鲜霰尘?，本文著重研究了以下內(nèi)容:
　　1、應(yīng)用圖形電磁學(xué)方法計(jì)算了太赫茲頻段電大尺寸目標(biāo)的雷達(dá)散射截面(RCS)。針對(duì)太赫茲頻段單屏像素?cái)?shù)量不足以滿足計(jì)算精度要求的問(wèn)題，采用分區(qū)顯示算法將目標(biāo)分區(qū)域逐次顯示在屏幕上，并提取像素有效信息進(jìn)行后續(xù)計(jì)算，同時(shí)對(duì)于目標(biāo)剖分單元數(shù)量龐大帶來(lái)的計(jì)算量劇增的問(wèn)題，應(yīng)用OpenMP技術(shù)并結(jié)合Ope

3、nGL中的顯示列表技術(shù)加速計(jì)算過(guò)程。在此基礎(chǔ)上通過(guò)引入Lorentz-Drude模式計(jì)算了常見(jiàn)的三種金屬的電磁參數(shù)隨入射波頻率提高的變化曲線，并以垂直入射平板為例討論了金屬目標(biāo)散射截面隨入射波頻率由高頻到太赫茲及光學(xué)頻段的變化規(guī)律。
　　2、著重對(duì)介質(zhì)體目標(biāo)的高頻散射特性的計(jì)算方法進(jìn)行研究。在分析了包括傳統(tǒng)表面積分方法在內(nèi)的電大介質(zhì)目標(biāo)散射算法的基礎(chǔ)上，基于體積分方程，引入廣泛應(yīng)用于逆散射綜合問(wèn)題的傳統(tǒng)Born近似和Rytov近似

4、，分別從矢量波動(dòng)方程和標(biāo)量波動(dòng)方程出發(fā)，利用近似條件弱化場(chǎng)量間相互關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)弱散射介質(zhì)體目標(biāo)RCS的簡(jiǎn)化計(jì)算，并結(jié)合半空間格林函數(shù)給出半空間環(huán)境下的弱散射體目標(biāo)散射特性計(jì)算方法。
　　3、在研究了用于計(jì)算腔體RCS的彈跳射線法的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)彈跳射線法中積分傅里葉變換的局限性，重新推導(dǎo)了對(duì)應(yīng)于三角剖分單元的數(shù)值積分公式，然后結(jié)合圖形電磁學(xué)和等效電磁流法等方法，對(duì)含腔的金屬、介質(zhì)復(fù)合目標(biāo)上具有不同散射機(jī)理的的部分結(jié)構(gòu)采用不同的

5、計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，最終基于散射中心疊加理論，將各部分散射場(chǎng)進(jìn)行綜合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電大尺寸復(fù)合目標(biāo)的整體RCS進(jìn)行計(jì)算分析。
　　4、將幅相分離插值方法應(yīng)用于半空間目標(biāo)寬帶電磁散射特性的分析中。針對(duì)半空間散射體表面感應(yīng)電流的特性，將主要相位因子提出單獨(dú)考慮，余下隨頻率變化相對(duì)平滑的剩余項(xiàng)運(yùn)用最佳一致逼近快速求取其寬帶特性，再結(jié)合半空間格林函數(shù)求解半空間背景下目標(biāo)的電、磁矢量及標(biāo)量位函數(shù)，進(jìn)而求解其散射場(chǎng)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)半空間目標(biāo)的寬帶電磁散射