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矩量法分析三维目标的电磁散射

电磁场理论及数值计算是研究电磁散射问题的基础,在目标雷达散射截面(RCS)计算、电磁散射特性分析、电子对抗、隐身设计及目标识别等方面都有重要的应用。本文利用矩量法计算了三维导体目标、介质目标、涂层目标的雷达散射截面。首先采用三角形面元对物体表面几何形状进行模拟,然后建立满足边界条件的电场积分方程(EFIE)和磁场积分方程(MFIE),将物体表面的等效电磁流用RWG矢量基函数表示,最后利用伽略金法(RWG矢量基函数既作为基函数又作为检验函数)将电磁场积分方程转化为矩阵方程求解未知电磁流系数,得到了表面的等效电磁流后,可以计算散射场和目标的雷达散射截面。本文首先研究了导体目标的电磁散射。用RWG矢量基函数表示导体表面的感应电流,建立了导体表面的电场积分方程(EFIE),分别计算了导电球、导体平板、导电立方体的RCS,首次研究了导电平板上有多个铆钉的电磁散射,分析了多个铆钉对目标总的RCS的影响。其次,本文研究了介质目标的电磁散射,介  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>

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矩量法和物理光学法的混合算法及应用研究

混合算法可以最大限度克服高、低频方法本身的局限性,在复杂结构的目标电磁散射研究中具有重要的应用价值。论文着重研究电大尺寸目标电磁散射的矩量法和物理光学混合算法及应用。主要工作如下:在电流基理论的基础上,根据矩量法和物理光学的混合思想,给出了二维目标矩量法和物理光学混合算法的理论公式。并着重分析讨论了此混合算法中的区域划分问题。考虑电流连续性,结合基于RWG基的矩量法和物理光学法,给出计算任意三维目标的混合算法公式,计算了复杂组合目标的电磁散射特性。通过实例验证了混合算法的有效性,分析了三维目标中高低频计算区域的细致划分问题。重点开展了矩量法和物理光学混合法在粗糙面及上方目标复合散射中的应用研究。分析了混合法中区域划分问题和耦合作用对粗糙面散射特性的影响。计算模拟了海面及上方船体目标的复合散射,并分析了船体摇摆作用对结果的影响,讨论了混合算法的精度和计算效率。  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

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三维简单目标与二维导体粗糙面电磁散射的矩量法研究

本文系统地研究了MOM方法及其并行技术在粗糙面与目标电磁散射特性计算中的应用。利用MOM方法计算了三维简单目标的电磁散射问题;同时利用基于不同基函数的并行MOM方法计算并分析了二维导体粗糙面的电磁散射。论文的主要工作如下:1.对矩量法的基本原理和并行技术的基本知识进行了简单介绍,给出了求解矩阵方程的共轭梯度法的相关理论,并对基于PC集群MPI平台的并行共轭梯度法的具体实施过程进行了详细的论述。2.给出了基于脉冲基函数的矩量法研究一些三维简单目标的电磁散射结果,并与基于RWG三角基函数的矩量法结果进行了对比分析,验证了此种方法的高效性以及优越性;基于AWE技术的矩量法研究一些三维简单目标的电磁散射问题,并与以上方法的结果进行了对比分析,验证了该方法的准确性以及高效性。3.给出了基于PC集群MPI并行矩量法研究高斯波束照射下的二维高斯导体粗糙面的电磁散射特性,并且进行了结果分析。4.给出了基于NURBS曲面建模的矩量法研究三维简单目...  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>

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随机粗糙面与目标复合电磁散射的快速算法研究

随着复杂背景下雷达目标探测与识别技术的快速发展,随机粗糙面与目标复合电磁散射的快速算法研究有着重要的意义。粗糙面与目标复合散射分稳态散射和瞬态散射,分别适合用频域和时域方法进行分析。本文就这一领域进行了较为系统的研究,提出了一系列用于频域及时域复合散射的快速方法。主要工作如下:对于频域算法而言,我们首先给出了用于计算传统的一维导体粗糙面与二维目标复合散射的矩量法(MOM)与基尔霍夫近似(KA)结合的混合算法,该混合算法有两种不同的形式:迭代法和修改阻抗矩阵法。论文第三章采用了基于修改阻抗矩阵法的混合方法计算了一维海面与目标的复合散射,数值结果与传统矩量法的结果做了对比,验证了其正确性,但就计算效率而言,混合方法比矩量法要高很多。需要指出的是,对于一维粗糙面及目标的复合散射而言,基于迭代法和修改阻抗矩阵法的两种混合方法计算效率差别并不大。但是在第四章我们分别将这两种混合方法拓展到求解二维粗糙面与三维目标复合散射中,提出了一种单站散...  (本文共139页) 本文目录 | 阅读全文>>

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三维目标电磁散射特性的矩量法研究

目标电磁散射特性的研究,在电子对抗、隐身设计及目标识别等方面有着重要的应用。本文就矩量法在目标的电磁散射中的应用开展了系统的理论研究工作。利用矩量法研究了三维导体、均匀介质体以及非均匀介质体的电磁散射特性。本文首先研究了三维导体目标的电磁散射。详细介绍了矩量法常用的三维矢量基函数—RWG三角基函数的相关理论,基于RWG基函数,具体给出了计算三维导体目标散射的电场积分方程的矩量法离散过程,着重讨论了奇异点的处理方法,数值计算了若干导体目标的雷达散射截面。其次,本文基于面积分方程,研究了均匀介质目标的电磁散射。介绍了电磁场理论的一个重要原理—等效原理,利用等效原理将原问题转化为内域和外域问题,建立了均匀介质目标的混合积分方程。利用RWG基函数对该问题进行了矩量法求解,得到了精确的计算结果。本文的最后,基于体积分方程,研究了非均匀介质目标的电磁散射。选取基于四面体的体基函数—SWG基函数,详细介绍了体积分方程的建立过程及矩量法的离散过...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

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三维目标电磁散射数值计算及散射特征分析

本文就三维复杂目标电磁散射数值计算和散射特性分析进行了研究。利用矩量法(MOM)和时域有限差分法(FDTD)对复杂目标模型的电磁散射进行了数值计算和分析。针对电大尺寸目标引入物理光学法(PO),数值计算并分析了复杂目标的电磁散射特性。主要工作如下:1.基于MOM、FDTD、PO三种经典方法,讨论和分析了不同方法的优缺点,且给出了基于MPI并行平台的并行计算原理。2.基于矩量法的基本原理,运用三角面元建模方法建模,计算了实际军事目标-导弹和小尺寸飞机的雷达散射截面,并与商用软件的计算结果进行了对比,且对目标的散射特性和加速比进行了分析。3.基于时域有限差分法的基本原理,给出了计算球体远场的过程并与MIE理论进行了对比,运用软件建模和网格剖分,并行时域有限差分法对军事目标的雷达散射截面进行了计算,且对目标的散射特性和并行加速比进行了分析。4.基于物理光学法基本原理,运用三角面元建模方法建模,计算电大尺寸军事目标的雷达散射截面,并与商...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>