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物理光学电磁建模方法的研究与实现

肖慧  
【摘要】:鉴于电大尺寸复杂目标计算量巨大的问题,本文主要研究物理光学电磁建模方法的实现。对目标的电磁建模仿真主要包括两个部分,即几何建模和电磁计算。 几何建模是一个将实际目标模型以一定的数据结构存储起来的过程。综合考虑电磁计算中所需要的几何信息、拓扑信息和电磁信息,以及各种几何建模方法的优缺点,几何建模部分采用网格化的边界表示模型对目标进行几何造型。同时为实现多次散射计算,该模块还对光线跟踪方法进行了研究,采用Z缓存器算法进行可见面的判别,采用3DDDA算法进行光线跟踪。 电磁计算部分,本文主要考虑了表面贡献、边缘贡献以及多次反射贡献三种最主要的散射机理。对于表面贡献采用物理光学法计算目标表面镜面反射场,针对几何建模的特点,得到平面面元情况下物理光学面积积分的一个易于实现的闭合表达式;对于边缘贡献,运用增量长度绕射系数理论计算目标边缘绕射场,在平表面结构下得到了非并矢运算的表达式;对于各单元相互作用的贡献,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。本文的仿真结果验证了上述方法的有效性。 通过集成几何建模和电磁计算两个部分,初步完成了电磁建模仿真软件系统。该系统能根据用户需求对复杂目标进行三维建模的各种操作,并能对建模后的目标计算雷达截面。论文最后给出了该软件系统的功能简介。


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