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电磁高频快速估算系统

汪华  
【摘要】: 电磁散射是雷达目标特征研究的主要方向之一,降低雷达散射是飞行器设计所追求的要点。采用计算机仿真计算是当前获取目标模型散射信息的主要方式。 大电尺寸复杂目标的电磁计算存在数据存储量及计算量巨大的情况,使用高频估算方法可以明显提高电磁散射的仿真计算速度,本文主要研究物理光学高频电磁散射估算方法的实现。复杂目标模型高频散射研究包括几何建模、电磁仿真计算和硬件加速计算三部分。 电磁计算和目标模型表达方式息息相关,采用合理的建模方式,可以在保证计算精度的情况下提高计算速度。本文采用了基于半边数据结构的模型表达方式,在系统的图形用户交互(GUI)设计中,采用了工具/命令(Tools/Commands)的设计模式,提供了多种建模方法和模型输入输出接口,具有良好的用户交互能力,提高电磁计算的应用能力。 本文采用了镜面反射、边缘绕射以及多次反射这三种主要的散射源。对于镜面反射采用物理光学法计算其散射贡献,结合基于面元的目标模型的表示,采用离散的积分形式,将面电流积分化简为线积分,简化计算复杂度;对于边缘绕射,运用增量长度绕射系数理论计算目标边缘绕射场;在多次反射中,则以光线跟踪方法为基础,采用几何光学、物理光学相结合的方法分析考虑多次散射场。对于该三种散射源的叠加得到最终电磁散射贡献。 本文采用了基于图形硬件的加速方法,通过Z-Buffer算法加速电磁计算速度。取得较好的加速效果。 根据本文中高频电磁估算方法理论,我们开发了一套电磁估算系统emX,并完成其中的高频估算部分,通过对实验结果的对比。电磁估算软件的试验结果和文献数据和对比软件结果一致。本文最后给出了结果和分析。


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