一種計算機載復雜結構雷達橫截面積的方法，屬于電磁場矩量法分析領域。本發明專利技術方法通過使用一種極坐標系而不需借助積分變量代換就可自動消去積分核中的奇異性，并且通過導出對徑向坐標積分的解析表達式可將兩重數值積分降為一重對角度坐標的數值積分。本發明專利技術方法既避免了較高的計算代價，又提高了對飛行器機載復雜結構物雷達橫截面計算精度。本發明專利技術方法還可以廣泛的應用于通訊、雷達、導航、電磁兼容設計、生物醫學成像、地球物理勘探等領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電磁場矩量法分析領域，具體涉及應用于對機載復雜結構雷達橫截面的計算方法。
技術介紹
飛行器上存在一些復雜的部件或結構，它們的形狀對機載天線的功能有著直接的影響。因為飛行器上這些結構產生的散射電磁場會對機載天線造成影響，所以天線的接受、發送信號能力以及防干擾能力很大程度上取決于這些飛行器上復雜結構的雷達橫截面積(RCS Radio Cross Section)。RCS 可由下式計算:
【技術保護點】
一種計算機載復雜結構雷達橫截面積的方法，其特征在于，該方法是在計算機中依次按以下步驟實現：步驟1：計算機初始化：根據機載復雜結構的幾何尺寸，用Ansys軟件構造物體的模型，將其外表面劃分為三角形網格，并輸出所有三角形網格端點的編號及位置參數，再根據這些三角形網格端點的編號及位置參數，找出所有具有公共邊的三角形對，并對每個三角形對編號，記錄所有三角形對個數N及每個三角形對相對應的端點位置坐標；步驟2：列寫由入射電場產生的確定物體表面電流遵循的積分方程(1)：-n^×Einc(r)=n^×iωμ0∫SG‾(r,r′)·JS(r′)dS,r∈S---(1)其中：G‾(r,r′)=(I‾+▿▿k02)g(r,r′)---(2)和是真空的介電常數和磁導率，為入射電場,？JS(r＇)？JS(r＇)為導體表面感應產生的電流密度,？為導體表面單位法向矢量，為并矢格林函數,為標量格林函數，R=|r？r＇|為觀察點r與源點r＇之間的距離，為單位并矢,k0為自由空間的波數；步驟3：令未知電流密度函數JS(r＇)由RWG基函數展開，即JS(r′)=Σn=1NInΛn(r′)---(3)其中Λn(r＇)為定義在第n對三角形對上的RWG基函數，In為相應的展開系數，N為所有三角形對個數，并用RWG基函數作為測試函數去測試上述電場積分方程，得到下列矩陣方程(4):-<Λm(r),Einc(r)>=iωμ0Σn=1NIn<▿·Λm(r),g(r,r′),▿′·Λn(r′)>---(4)步驟4：處理上述矩陣方程(4)中存在的奇異積分核：上述矩陣方程(4)中，矩陣對角元素有下列形式的奇異積分(5)：I=∫ΔSeik0RRdR---(5)再采用如下步驟處理:步驟4.1:？在源三角形面元Δp1p2p3的平面上建立局部直角坐標系(u,v,w)和極坐標系(ρ,θ)，并把觀察點在該平面上的投影選為原點，于是觀察點位于(0,0,w0)，而源點則位于三角形內的(u,v,0)或(ρ,θ)位置上，觀察點與源點的距離為，源點與觀察點重合，即R=0時，奇異性產生，即推導得當原點在三角形里面時，奇異性才會產生，步驟4.2：這時公式（5）中的積分奇異，用下述公式（6）計算：I=Σj=13∫θ1jθ2jdθ∫0djeik0ρ2+w02ρ2+w02ρdρ=1ik0Σj=13∫θ1jθ2j[eik0Rj(θ)-eik0R0]dθ其中:R0(θ)=w0Rj(θ)=[djθ(θ)]2+w02---(9)djθ(θ)=djcos(θ-θ0j)---(10)dj為原點到三角形某一條邊的垂直距離，為第j條邊上的高與x軸的夾角，此時奇異性被消除，而因為被積函數公式（6）是具有簡單形式的指數函數，上 述對角度變量的一重積分通過高斯積分規則計算；步驟5：計算處理后的積分，解矩陣方程：用數值積分來計算矩陣方程(4)，從而得到N個展開系數In，得到電流密度JS(r＇)；步驟6：通過JS(r＇)由下式（7）計算散射電場強度：Es(r)=iωμ0∫SG‾(r,r′)·JS(r′)dS---(7)其中Es為物體產生的散射電場，r為物體到觀測點的距離，其余參數定義與式(1)相同；步驟7：通過RCS定義計算得到雷達橫截面積RCSσ=limR→∞4πR2|E→s|2|E→i|2。FDA0000206833183.jpg,FDA0000206833184.jpg,FDA0000206833185.jpg,FDA0000206833186.jpg,FDA00002068331810.jpg,FDA00002068331813.jpg...
【技術特征摘要】
1.一種計算機載復雜結構雷達橫截面積的方法，其特征在于，該方法是在計算機中依次按以下步驟實現 步驟I :計算機初始化 根據機載復雜結構的幾何尺寸，用Ansys軟件構造物體的模型，將其外表面劃分為三角形網格，并輸出所有三角形網格端點的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：童美松，盛維天，朱臻英，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：
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