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半空间复杂目标的高频分析方法

李晓峰  
【摘要】: 当今复杂、多变的战场电磁环境对雷达探测系统性能、环境电磁散射特性分析以及隐蔽目标检测与识别方法等方面提出了越来越高的要求。在复杂多变的电磁环境中,由于目标与环境的相互作用,地海面背景与目标的复合散射和辐射(如地、海面上低空飞行的导弹,森林等植被中隐蔽的军事目标),使得目标对入射电磁波的调制效应同独立目标存在时的调制效应大大不同。因此,开展半空间的复杂目标电磁散射研究具有重要的理论价值和军事应用。 本文的具体工作和创新点包括以下内容: 1、采用GRECO方法计算复杂目标高频区雷达散射截面(RCS),利用物理光学(PO)法和等效电磁流(MEC)法来计算目标的镜面散射和边缘绕射,准确预估复杂目标的RCS计算结果;在此基础上,根据等效传输线理论计算金属表面涂敷雷达吸波材料时的反射系数,并从电磁场积分方程出发,以物理光学法为基础,计算介质、涂覆目标的雷达散射截面;建立金属、介质、涂覆混合目标的RCS计算模型,并对混合目标的电磁散射特性进行计算分析。 2、针对介质目标的电磁散射特性进行重点分析,在利用传统的表面积分方法对电大复杂均匀介质目标的散射特性进行分析的基础上,基于体积分方程,引入传统的波恩近似和里托夫近似,给出弱散射介质体中散射总场、入射场,散射场,之间的相互关系,利用近似条件,对弱散射介质目标的RCS进行计算分析。 3、针对以往双站图形电磁算法由于忽略阴影区电流影响,导致大双站角下计算误差有所增大的问题,提取电流步进法中的迭代算子,对阴影面电流进行准确计算,与图形电磁计算方法相结合,推导出了修正的物理光学公式,从而能够在考虑阴影面电流影响的基础上,快速有效的计算复杂目标的双站雷达散射截面。 4、针对半空间复杂电大目标的电磁散射特性,将半空间并矢格林函数引入传统的物理光学方法,等效电磁流方法中,对半空间复杂目标面元和棱边的电磁模型进行计算处理,同时结合图形电磁学,利用三维图形软件标准接口OpenGL将消隐后的目标图像显现在计算机屏幕上,提取单位象素面元有效信息,与地面反射波对目标的二次照射贡献相叠加,计算出半空间电大导体目标的雷达散射截面。在此基础上,利用阻抗边界条件对半空间介质、涂覆目标的电磁散射特性进行分析。


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