Application of improved Z-buffer technique to RCS computation

This paper presents a new method for computation of the monostatic radar cross section (RCS) of electrically large conducting objects. Compared with the traditional Z-buffer technique, the improved one can record not only the illuminated surface of the body, but also the information about the shadowed part. So multi-scattering and RCS of cavity can be calculated. The second advantage of it is using dual representation, of the target's facet surface, in which the illuminated part is treated as bicubic patches for RCS calculation, and is simplified to flat facet when ray tracing is done. Excellent agreement with the experiment has been obtained. Supported by National Natural Science Foundation of China Geo Qinfeng: born in 1972, Ph. D. student     

高频RCS预估中判别阴影区域的并行算法

利用物理光学方法预估高频雷达散射截面(RCS)时,需要判别目标表面的阴影区域。本文提出了一种基于树型结构的多重阴影判别算法,将判断面元是否被面元遮挡转变为判断面元是否被分组遮挡,极大地降低了计算复杂度。与此同时,引入并行技术,将基于树型结构的多重阴影遮挡算法并行化,进一步节省计算时间。数值算例表明,基于树型结构的多重阴影判别算法与传统的阴影判别方法相比,在保证计算精度一致的前提下,计算效率更加高效。     

OSRC在介质覆层圆柱电磁散射中的应用

本文利用表面辐射条件(On-surface Radiation Condition,简称OSRC)分析和计算了介质覆层导电圆柱的RCS(Radar Cross Section)。文中给出了均匀介质覆层导电圆柱在TM/TE极化平面波照射下的RCS计算公式,并计算了一些例子。数值结果表明,当覆层为均匀无耗介质且电尺寸较大时,利用OSRC所得结果将足比较良好的。     

雷达散射截面测试的分段剖面处理

针对雷达散射截面测试设备无法测量大尺寸目标模型 ,而采用分段测试方法时遇到的分段的剖面处理问题 ,提出了由三种不同方式封住分段的剖面测得的三组雷达散射截面值可得到该段的散射场的一种方法 .算例表明 ,该方法是有效的 .     

波纹表面金属目标散射特性分析

雷达散射截面的分析与预估是隐身/反隐身领域的一个重要课题.改变目标的几何外形是减小雷达散射截面有效途径之一.从真空中的麦克斯韦方程出发,采用交替隐式的时域有限差分方法以及时域卷积完全匹配层技术.研究了表面波纹对金属目标雷达散射截面的影响,给出了一表面加波纹金属圆柱雷达散射截面.结果表明当波长和波纹宽度相近时,金属圆柱表面加波纹可以在很大的空域角度内使其RCS明显减小.该方法及结果对隐身与反隐身技术的研究具有借鉴价值.     

一种高增益低RCS微带天线设计

设计了一种基于人工电磁材料的覆层,并将其应用于微带天线。该覆层由介质板及其两侧的人工周期表面构成,上表面是加载集总电阻的方环贴片,具有宽带吸波特性;下表面是开条带缝和圆环缝的金属贴片,具有部分反射特性。将其加载到微带天线的上方,通过上层的吸波表面吸收入射电磁波并结合下层的部分反射表面与金属地板构成Fabry-Perot(F-P)谐振腔增强天线的定向性,以实现微带天线辐射和散射性能的改善。仿真和实测结果表明加载人工电磁材料覆层后,天线的RCS在2~14GHz宽频带范围内实现了明显的减缩,最大减缩量达到28.3dB而天线的增益在工作频带内都得到了提升,最大提高了4.3dB。     

介质涂复旋转体雷达散射截面的数值计算方案

该文提出一种计算介质涂复旋转体雷达散射截面(RCS)的数值计算方案。RCS是通过矩量法求解进一步减少未知数的表面积分方程得到。与原始的表面积分方程相比,这种方案明显节省了计算机内存和CPU时间。因为对RCS计算,这里仅需确定在最外层表面上的表面流。     

基于最小二乘拟合和特征基函数法的目标宽带RCS快速计算

提出一种快速分析目标宽带雷达散射截面的方法,该方法将最小二乘拟合与特征基函数法相结合,通过计算选定的若干频率点的表面电流便可快速求解出整个频带内的表面电流.具体过程为利用特征基函数法求解选定频率点目标表面电流,进而利用最小二乘拟合实现表面电流和雷达散射截面的快速计算.数值计算结果表明:在不影响精度的前提下,该方法可大大提高计算效率、减少内存需求.     

角反射器表面粗糙度对单站RCS的影响

研究了角反射器表面粗糙度对其雷达散射截面的影响.角反射器的粗糙表面由随机高斯面模拟,散射计算采用全波数值算法完成.计算结果与实测数据吻合,对实验数据进行了解释,验证了计算模型.通过多组计算结果得出结论,随着粗糙面均方根高度的增加和相关长度的减小,角反射器的非主散射区雷达横截面(RCS)均值提高,到达一定数值后角反射器的主散射区RCS也将受到显著影响.研究结论对角反射器用于RCS标定具有重要应用意义.     

Pade插值结合FDTD法应用于宽角度RCS的快速获取

引入Pade插值技术，对FDTD法计算的稀疏的RCS响应进行逼近，然后用获得的Pade有理逼近式计算宽角度RCS响应，文中采用了最小二乘法，进行全局约束，以充分利用已有信息，达到最佳逼近的效果。计算结果表明，Pade有逼近式能很好地逼近FDTD法精确计算的曲线，曲时在计算速度上可加快几倍。     

针对宽带电磁散射分析的时域积分方程方法的精度研究

讨论了应用时域积分方程方法分析宽带电磁散射问题的精度问题,研究了选择不同的时域基函数对表面感应电流、散射远场和雷达截面的精度的影响。数值结果表明：对于封闭的散射体,必须使用组合场积分方程来消除内部共振;虽然时域感应电流和散射远场看起来很精确,但雷达截面有明显误差,这意味着雷达截面是检验精度的最好物理量。     

用多视技术抑制SAR图像斑点的新方法

为抑制合成孔径雷达图像中的相干斑,提出了一种新的滤波方法。利用多视技术,定义一个参数向量来描述场景中每一点,并估计其协方差矩阵。对该矩阵进行主成分分析,分解为代表信号子空间和噪声子空间的两个子阵。根据矩阵特征值能量集中程度,判定当前点处于何种区域,并采取不同的滤波策略。信号子空间中包含目标边界特征,将参数向量中非直流部分投影到信号子空间,得到场景内目标细节信息,然后据此估计场景各点的雷达反射截面(RCS)。对比已有的几种斑点滤波方法,该方法更有效地保持了目标细节,并且斑点抑制不逊色。由于无需假定统计分布模型,也不依赖对ENL的估计,新方法有很好的普适性。     

共享孔径超表面设计及其在提升波导缝隙天线辐射和散射性能中的应用

根据平面阵列散射理论和天线共享孔径思想,提出了一种由完美吸波体(PMA)和人工磁导体(AMC)交错构成的共享孔径超表面(SA-MS),可在同一孔径面上同时实现对电磁波的吸收和相位对消。仿真结果表明由于吸波频段与相位对消频段的级联,该SA-MS相比理想导电体(PEC)、PMA、AMC-PEC具有宽带雷达散射截面(RCS)减缩效果。而后将该SA-MS与波导缝隙天线一体化设计并加工,仿真与实测结果表明:与金属面天线相比,SA-MS天线增益提升了3.3dB,同时RCS在5.52~7.51GHz范围内的减缩在6dB以上,减缩带宽达到30.5%,x、y极化条件下最大减缩量分别达到20.5dB和20.2dB,验证了设计的SA-MS对天线的辐射和散射性能均有提升。     

一种改进的图形电磁计算(GRECO)多次散射计算方法

雷达目标中存在着大量的二面角结构,而二面角多次散射的贡献是目标远场雷达散射截面积的重要组成部分.针对传统图形电磁计算(graphical electromagnetic computing,GRECO)法中的缺陷,使用几何光学(geometry optics,GO)和物理光学(physics optics,PO)的混合方法完成目标多次散射计算,并提出一种基于最小夹角法的自适应步长搜索算法,对符合多次散射条件像素对的搜索进行了优化.使用该算法计算典型二面角模型和组合模型的远场雷达散射截面积,计算结果准确可信.该方法对目标隐身与反隐身研究以及目标自动识别具有良好的工程应用价值.     

基于改进型CLEAN算法三维成像的雷达散射截面积反演

基于三维成像的雷达散射截面积(radar cross section,RCS)测量可以获得目标散射系数的三维空间分布,与一维和二维RCS测量相比,它具有更好的空间分辨能力.但是,在基于成像的RCS测量中,散射中心的提取至关重要,它在很大程度上决定着RCS的反演精度.采用CLEAN算法完成对目标散射中心的提取,有效抑制了图像的三维旁瓣,并针对CLEAN算法存在估计误差的迭代累加效应,设计了一种可以更新估计的改进的相干CLEAN算法,进一步提高了RCS的反演精度.用MATLAB和FEKO测量仿真,结果表明改进型CLEAN算法能更有效地提取散射中心,且提高了RCS的反演精度.     

典型隐身飞机动态RCS时间序列研究

定义和推导了目标机体坐标系与地面雷达坐标系之间的坐标转换关系式,得到了雷达视线在目标坐标系中的方位角和高低角.通过软件FEKO对典型隐身飞机目标F-22进行建模,计算得到了目标全空域的静态RCS值,并利用Matlab仿真分析了动态目标的RCS特性变化.仿真结果表明:不同飞行高度以及不同的航路捷径均可以影响机动目标的RCS序列,且当目标作适当的俯仰机动后,可以减小目标RCS值,给隐身飞机设计飞行航线模拟主动进攻提供仿真依据.     

新的箔条散射截面数学模型及其仿真

为反映不同频率电磁波照射下箔条雷达散射截面的变化情况,在研究箔条云回波信号功率谱的统计特性基础上,提出了一种新的箔条散射截面数学模型.该方法表明,单根箔条散射截面频率响应特性可采用高斯分布描述,散射截面最大值为箔条的平均雷达截面积.仿真结果表明,在箔条弹设计中可用来分析不同频率电磁波照射下箔条散射截面的频率响应特性,验...     

柱形体电磁极化散射巨阵的定义

给出了柱形体的一种有价值的极化散射矩阵的定义（Ss),Ss具有6个自由度,它包含了柱形体散射的所有信息,利用它可以很容易地定义和计算平等极化RCS与垂直极化RCS等,也很容易推导出线极化基极化散射矩阵Sl和圆极化基极化散射矩阵Sc等。作用Ss的应用,还提出了基于柱形体的几种RCS定义。     

微波暗室低散射目标RCS测量方法

为提高微波暗室低散射目标雷达散射截面（RCS）的测试精度,采用设置吸波墙、扫频RCS时域测量、匹配滤波和合理选用窗函数的方法测量了低散射目标的RCS,得到了目标宽带RCS数据和精细的频率特性。设置吸波墙的方法使小金属球的回波信杂比提高了20 dB,扫频宽带RCS时域测量值与理论值吻合良好。实测数据分析表明,扫频时域测量目标宽带RCS能减弱杂波叠加导致的不利波动,设置吸波墙和匹配滤波能显著抑制目标近距离处的转台和支架杂波,窗函数的平坦通带特性能减小数据截短影响,从而有效提高低散射目标RCS测试精度。     

离散重复控制系统设计的二维模型方法

针对一类线性不确定系统,提出了一种基于离散二维模型的重复控制系统设计方法,通过独立考虑重复控制系统的控制与学习行为,建立了离散重复控制系统的二维模型,构造二维状态反馈控制器,将离散重复控制系统设计问题转化为一类离散二维系统的设计问题,然后应用二维系统理论和线性矩阵不等式方法,分别获得了标称和不确定重复控制系统的稳定性条件,根据稳定性条件,通过求解线性矩阵不等式,求得重复控制器参数,最后数值仿真实例验证了本研究所提方法的有效性。