反射张量在射线追踪法中的应用

针对射线追踪法(shooting and bouncing ray, SBR)中反射路径计算,提出了采用反射张量表示单次和多次反射作用的方法,并进行了详细推导。对于同一反射路径,射线方向、极化方向的变化可以用同一个张量与原方向的点积表示。通过分析张量的运算,研究了单站情形不同极化下射线追踪法计算结果。算例表明,反射张量表示方法用于射线追踪法正确、有效,可方便地对各种构型的散射目标进行分析研究。     

用于不连续特征电磁散射计算的新方法

从有限实验结果出发,提出了半实测法,该方法通过合理假设和简单计算,可计算出更多、更复杂不连续特征的散射特性.其基本假设是带有不连续特征的平板的电磁散射可由各部分的散射按相位叠加而成,包括以下三部分:带有不连续特征的平板的散射是由不连续特征的散射与平板的散射叠加而成;多个不连续特征的散射由单个不连续特征的散射按相位叠加而成;不连续特征的散射与其尺寸成正比.该方法可根据有限的实测结果来预估其它情况下带有不连续特征的平板的散射,具有计算效率高、占用内存小、工程实用强的特点.通过对台阶板、缝隙板的半实测法计算验证,证明了该方法的高效性.     

基于MLFMA的飞行器电磁散射特性分析

文章通过计算结果与测试结果、金属球双站RCS的Mie级数解结果的对比,证明开发的多层快速多极子算法程序可用于飞行器不同布局电磁散射特性研究;采用该算法求解分析几种飞行器典型布局沿方位角变化时的电磁散射特性,由不同角域内的算术均值、曲线趋势研究了各种布局的优缺点和相应的作战任务;从飞行器外形结构出发,分析了RCS曲线分布的原因,并提出根据作战任务进行飞行隐身设计的思想。     

锯齿化进气道口面电磁散射影响分析

为研究锯齿化对电磁散射的影响,以两种飞翼布局为基础,建立了直线型、锯齿化进气道口面飞行器模型;采用物理光学法,数值计算了各模型在不同状态下RCS曲线,研究了锯齿化的散射分布影响及RCS减缩值的俯仰角、频率响应特性。结果表明：锯齿化进气道口面可有效降低头向、后向散射波峰,并影响其他角域波峰分布情况;俯仰角增大时,锯齿化RCS减缩值呈震荡递减趋势,不同布局不同角域上表现各异,幅值影响为10~30 dB;频率增加时,锯齿化RCS减缩值呈震荡变化,幅值影响为5~25 dB之间;锯齿化对不同布局的电磁散射影响不同,其中布局A头向30°角域的隐身性能提高最为明显,减缩值为20~30 dB。     

基于微多普勒估计进动锥体目标特征参数

锥体目标时频分布是目标的微动及结构信息的联合表征,针对此提出了一种利用微多普勒估计进动锥体目标特征参数的方法。首先分析了进动锥体目标散射源微多普勒的理论解,并利用三角函数降幂公式将其归纳整理为多阶谐波分量的合成,然后利用目标跟踪技术获取了不同散射源的微多普勒,最后依据锥顶及锥底不同谐波分量与目标特征参数的关系,提出了一种特征参数的估算方法。可为空间进动锥体目标识别提供一定参考。     

飞翼布局飞行器电磁散射特性计算研究

飞翼布局是飞行器的重要形式,为研究飞翼布局的电磁散射特性,以美军典型飞翼飞行器B-2、、X-45C、X-47B、X-45A为基础,分别建立了四种不同外形布局特点的电磁分析模型A、B、C、D。基于物理光学法,数值模拟了不同威胁状态的RCS计算曲线,研究了各布局RCS曲线分布特点及其俯仰角、频率响应关系。计算结果表明,沿周向RCS分布与布局结构相关,俯仰角的较小变化对曲线分布形式和幅值影响不大;频率增加时RCS幅值减小,曲线向内收敛,震荡性增加;布局B隐身性能较好,头向30°角域RCS均值在15 GHz为-46.754 d Bsm;由于结构区别,布局C、D、A隐身性能依次降低;总体来看,飞翼布局有较好的隐身性能。     

进动锥体目标平动补偿及微多普勒提取

针对平动调制下的进动锥体锥顶及锥底滑动型散射源微多普勒提取问题,提出一种利用微多普勒曲线交叉点频移信息完成平动补偿并利用正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit, OMP)提取微多普勒的方法。根据进动锥体散射源微多普勒变化规律建立回波模型,引入二次型平动速度调制项,发现微多普勒曲线交叉点处的瞬时频移是由剩余平动引起的。利用Harris-Laplace角点检测获取时频图中微多普勒曲线交叉点信息,通过最小二乘参数辨识得到剩余平动参数;针对平动补偿后锥体散射源微动特性构建回波信号原子集,利用OMP稀疏分解提取各散射源的微动信息。仿真验证了所提方法的有效性。     

飞行器表面规律分布的电磁缺陷散射机理

针对飞行器表面存在的多列缺陷目标,基于电磁场叠加理论,提出并推导了用于分析多列电磁缺陷目标的散射相干原理,并以此为基础,建立了多列缺陷目标散射机理的研究方法;提出了间距电尺寸的概念,系列雷达散射截面实验表明,散射相干原理可用来精确分析不同类型多列缺陷目标的散射机理,间距电尺寸决定散射分布的形式,对多列缺陷目标散射有重要影响,而不同的缺陷类型主要影响散射幅值大小;从相干原理出发,结合精确数值算法,提出了多列缺陷目标的快速预估方法,具有与多层快速多极子算法一致的精度,且几乎不占用计算内存和时间。     

并行多层快速多极子算法的最细层处理改进

基于消息传递平台（message passing interface， MPI），从多层快速多极子算法（multilevel fast multipole algorithm， MLFMA）实施过程出发，实现了飞行器雷达散射截面 (radar cross section， RCS)的并行计算，提出一种新的并行设计方案。改进了基于立方体组的并行处理技术，减少了最细层计算的通信量；考虑到内存的主要组成部分，为提高算法并行效率，采用一种用于积分方程中近组作用矩阵的并行处理方法，对其采用按行平均分配到各计算结点的方法组建相关矩阵元素，使该部分通信量为零，各节点可独立计算并节省内存；同时优化了其他物理量的内存分配。算例说明，所提方法可明显提高计算效率，并具有精度好、负载均衡优良的特点。     

物理绕射理论奇异性研究

物理绕射理论是计算尖劈绕射的重要方法，其重要意义是消除了几何绕射理论所带来的奇异值。本文导出了这两种绕射系数的另一种表达式，可以非常明确地说明奇异值消除情况。将绕射系数写成余切函数的形式，奇异点就体现在宗量为0的情形，这种情形恰好就是入射边界或反射边界。物理绕射理论在绝大多数情况下消除了几何绕射理论带来的奇异值。但在一种特殊情形下，仍然存在着奇异，即绕射波沿着劈面且双站角为180°。这种奇异会导致在有些情形下，双站散射计算误差非常大，而在单站情形不会发生奇异。最后，通过二维方柱和三角形柱的散射算例进行了相关验证。