赵维江[1]1999年在《复杂目标雷达截面计算方法研究》文中认为本文研究复杂目标雷达截面的计算方法。研究目标为飞机和舰船等电大尺寸目标。研究内容涉及电磁散射理论和数值计算两个领域。作者所做工作及主要研究成果如下： （1）改进了Michaeli提出的严格等效电磁流表达式，通过引入过渡函数因子并经适当变换，得到了在阴影和反射边界上均保持有限的一致性等效电磁流公式。当观察方向位于Keller锥上时，改进后的公式可化为Knott和Senior的等效电磁流公式；当观察点远离入射阴影和反射阴影边界时，过渡函数趋于1，改进后的公式又成为Michaeli[42]的公式。数值计算表明改进的效果良好。 （2）提出了一种新的等效电磁流边缘分量表达式，该表达式能有效消除增量长度绕射系数的奇异。数值计算结果与测量结果的比较表明，该表达式比Michaeli[43]的同类表达式具有更好的计算精度。 （3）研究了复杂目标RCS计算中的多次散射求解问题。推导了用于求解多次散射的区域投影/物理光学方法。为说明该方法的通用性，利用该方法对角反射器等典型结构以及飞机等复杂目标的RCS进行了计算，计算结果与实际测量结果或FDTD结果对比，符合很好。由于该方法导出的基础是物理光学方法，因而比较容易集成到复杂目标RCS的计算系统中。 （4）比较详细地阐述了电磁散射计算问题中的各种阻抗边界条件。指出了标准阻抗边界条件、广义阻抗边界条件以及精确阻抗边界条件的应用范围，给出了几种典型情况下等效表面阻抗的表示式。 （5）推导了介质平板散射的物理光学场解表达式，该表达式可用于计算涂敷吸波材料目标的RCS。将该表达式用于分析涂层翼形柱体的散射，计算结果和测量结果有比较好的一致性。通过对直角阻抗劈的散射进行分析，首次探讨了非良导体目标电磁散射幅相特性随表面阻抗变化的一些规律。 （6）对电大尺寸复杂目标RCS计算的关键技术进行了研究，并对飞机和舰船等复杂目标的RCS进行了理论计算和分析。设计了几何和拓扑信息存取的数据结构，给出了生成多面体网格图形的一种实用方法以及由AutoCAD的DXF文件自动提取目标几何和拓扑信息的方法。此外，还给出了遮挡计算的一种实用算法，并对面元噪声问题进行了讨论。散射计算中采用了改进的等效电磁流边缘分量表达式，有效克服了ILDC奇异的限制。采用区域投影/物理光学方法对多次散射进行了求解。
张鹏飞[2]2008年在《隐身技术中的雷达截面预估与控制》文中研究表明现代战争中,飞行器和舰船的隐身性能直接决定了它们在战场上的突防能力和战斗性能。以发动机进气道为代表的电大尺寸开口腔体结构可在飞行器鼻锥方向构成很强的后向散射,对该类结构雷达截面(RCS)的单独计算分析在隐身飞行器设计当中具有重要意义。相控阵天线已成为机载和舰载先进雷达系统的必要组成部分,对于相控阵天线辐射和散射的分析计算对于隐身舰艇的设计具有重要的指导作用。本论文密切结合“十一五”国防科技预研重点项目研究了腔体结构和阵列天线的散射分析方法和RCS控制技术。所取得的成果可概括为:1、RCS计算预处理技术研究。论文基于商业软件Rhinoceros的建模和网格剖分功能结合编写数据提取程序,完成了RCS计算中腔体和舰船的混合多边形面片建模和数据预处理,并研究了基于该模型的射线追踪、遮挡判断算法。2、腔体的RCS计算方法研究。论文分析了理想导体以及涂敷吸波材料理想导体腔体结构的IPO迭代公式。对IPO迭代算法进行了改进:首先改进了迭代计算中腔体终端的反射计算,然后将初值继承方法引入迭代过程,并利用前后向迭代、松弛因子大大加快了迭代的计算速度和收敛速度。论文采用IPO算法编程计算了进气道模型的RCS,与测试结果吻合良好。在对电大尺寸开口腔体RCS的各种算法的计算精度和计算速度分析的基础上,为保持计算精度的同时提高计算速度,论文基于消息传递协议MPI开发了腔体RCS的SBR、CRE、IPO并行计算程序,采用大粒度任务分配策略达到了较高的并行计算效率。3、腔体RCS控制技术研究。论文对涂敷吸波材料和采用S弯对腔体RCS的影响采用IPO计算程序进行了分析计算,并分析了将两种技术结合的腔体RCS控制技术。4、提出了电大尺寸载体上天线辐射场的FEM/CRE-UTD混合算法。该混合方法首先采用有限元法计算天线在自由空间的辐射场。在研究了利用富勒结构的天线辐射场复射线拟合的基础上,采用复射线展开、复射线轴线追踪、近轴近似计算技术计算载体对天线辐射场的反射,并通过UTD方法计入了棱边的绕射效应,得到电大尺寸载体上天线的辐射场。5、基于互易定理的天线模式项散射场快速计算。论文以天线的互易定理为基础,利用天线的辐射场来计算平面波照射下的天线模式项散射场。该方法可快速完成平面波在不同入射角度照射下天线模式项RCS的计算,还可以与天线辐射场的FEM/CRE-UTD混合算法相结合,分析舰载天线的天线模式项散射。6、阵列天线辐射和散射机理研究。利用阵列天线系统模型的S参数,分析了阵列天线单元的互耦。将场的矢量球面波函数展开和散射矩阵推广到阵列天线的辐射和散射分析当中,推导出阵列天线辐射和散射的基础理论公式。该公式以叠加定理的形式综合考虑了天线单元之间的互耦、馈电网络影响等因素,同时还反映了阵列天线模式散射场和天线单元辐射场的关系,公式近似后可简化为乘积定理的形式。在此基础上论文研究了大型阵列天线辐射场的近似计算方法,并采用阵列实例进行了验证。论文还采用阵列天线散射场基础理论公式的近似计算分析了阵列天线散射场的特点和峰值方向,并以一维阵列为例分离和分析了阵列天线的结构模式项和天线模式项散射,验证了理论分析结果。7、有源相控阵天线系统的辐射和散射分析。利用网络参数分析了有源相控阵天线单元的馈电系统模型,得到阵列单元的接收机负载反射系数表达式。结合阵列天线散射的基础理论公式和接收机负载反射系数表达式得到了相控阵天线的天线模式项散射近似计算公式。公式计入了单元馈电系统当中的接收机负载反射系数和移相器工作参数的影响。基于该公式,论文将天线模式项散射按照是否受配相状态影响分为两部分进行研究,最后对这样两部分散射场的特点和峰值方向进行了分析并采用微带阵列进行了验证,为相控阵天线的RCS分析计算和RCS控制提供了理论上的指导。8、舰载相控阵天线RCS控制方法研究。针对阵列天线各个散射模式,逐一分析了对应的RCS控制技术。重点分析了阵列的倾斜安装对天线辐射和散射特性的影响,对副瓣电平在天线隐身中的重要性进行了理论分析。在综合考虑辐射和散射特性的基础上利用泰勒综合和密度锥削稀疏技术设计了低副瓣电平阵列天线,并采用随机遍历算法对阵列天线副瓣进行了优化。最后研究了以控制RCS为目的的馈电系统小型化,利用左手电路原理设计了宽频带小型化电桥。
舒永泽[3]1987年在《飞机、导弹目标雷达截面计算方法简述》文中认为本文简要综述目标雷达截面的计算方法。文中讨论了电磁波的各种散射机理。对于电磁散射场的求解,主要阐明几何绕射理论等近似算法的基本原理。最后介绍飞机、导弹等复杂目标雷达截面的两种高频算法和两种低频算法,并给出几种计算实例。
高飞[4]2000年在《加载宽带天线和复杂目标RCS研究》文中研究说明本文研究了直立加载天线的输入阻抗、增益等特性，以及复杂目标雷达截面的计算方法。研究目标为直立加载天线和进气道等电大尺寸目标。研究内容包括电磁散射理论和数值计算两个领域。针对具体腔体形式各章给出了不同分析方法。作者创造性的工作体现在： 1、采用矩量法并结合几何绕射理论分析和计算设计了宽带直立加载天线的输入阻抗、驻波比及增益等特性。然后以位于圆形地板上的单极子天线为例，利用矩量法结合几何绕射理论的混合法研究了位于有限大地面上的加载天线的相关特性，并与文献中测量结果进行了比较，最后进行了实验。实验结果与计算结果基本一致。结果表明，带有LC匹配网络和阻抗变换器的该类天线在30～400MHz可得到良好的宽带特性。 2、弹跳射线法是目前腔体RCS计算中广泛应用的一种分析其散射场的方法，本文推导了用于求解散射的详细算式。将该方法用于科研实际，计算了类J82进气道的散射特性，计算结果与实际测量值对比，吻合良好。由于该方法源于几何光学方法，所以很容易就可以集成到复杂目标RCS的计算系统中。 3、利用复射线法分析了电大尺寸凹腔的后向散射场。根据射线光学追踪法发展起来的复射线追踪法，由于复空间坐标维数比实空间增加一倍，因而射线轨迹搜索将比实空间复杂的多。本文结合科研实际对带有中心锥的凹腔进行了分析计算，与实验结果吻合良好。 4、给出了具有广义雷达截面的理想导电凸圆柱阴影边界的增量长度绕射系数。首先，阴影边界附近的非一致性电流用Fock函数近似。近似电流与自由空间格林函数的乘积在圆柱表面微分条带上积分，可转换到阴影边界的积分，从而获得增量长度绕射系数，利用幅度的二次多项式近似，该积分可以表示成闭式解。我们给出了电流近似和积分过程的举例。最后，作为一个例子，我们考虑一个理想导电球的远区散射场，通过把圆柱的非一致性增量长度绕射系数沿着球的阴影边界的积分，叠加到球的物理光学远场中，便可得到该理想导电球的远区散射场。这一修正对于用物理光学远场近似球的总散射场效果明显。 5、对电大尺寸复杂目标RCS计算的关键技术进行了研究。首先讨论了复杂目标的几何建模方法，然后描述了复杂目标RCS的计算过程，介绍了缝隙计算的一种实用算法，并与矩量法解进行比较，吻合较好。并对RCS计算中的面元噪声问题进行了讨论。
刘佳[5]2010年在《复杂目标多次散射问题研究》文中研究指明复杂目标雷达散射截面的计算研究在目标隐身与反隐身,雷达识别与反识别等技术领域有着极其重要的作用。对于复杂目标RCS的准确预估一直是一个重要的研究课题。在复杂目标的RCS预估中,多次散射是必须考虑的问题之一。发生多次散射的结构通常都会成为目标的强散射源,对于目标RCS的准确预估具有重要影响。本论文主要针对复杂目标RCS计算中的多次散射问题进行了研究。首先简要叙述了RCS的概念以及RCS计算理论的发展情况,并对GRECO(Graphic Electromagnetic Computing)的基本原理及计算方法做了基本介绍,之后列举了几种目前比较常用的用于多次散射的计算方法,最后详细介绍了一种适用于GRECO软件的多次散射计算方法。该计算方法是以GRECO软件为平台,充分利用GRECO可视化计算的特点,以像素为基本计算单元,搜索满足多次散射条件的像素对,将高频近似方法中的几何光学法和物理光学法相结合,实现了复杂目标以及多个目标之间的多次散射RCS计算。通过应用AUTOCAD软件建立各种典型模型对该计算方法进行对比验证,证明了该计算方法具有较好的工程应用价值。在此基础上对该计算方法通过采用工程近似进行了一定的优化,在保证计算精度同时进一步提高了程序的运算速度。
王宇桢[6]2008年在《复杂目标RCS计算》文中研究指明本文研究复杂目标雷达截面的计算方法。研究目标为电大尺寸的腔体和线面连接结构。腔体结构作为飞行器目标上主要的散射源之一,在目标的整体隐身效果中具有举足轻重的作用,对腔体的后向雷达截面(RCS)研究也就具有重要意义。本论文主要是对任意开口腔体的后向雷达截面(RCS)进行了分析与计算。本文选择了物理光学迭代法(IPO)作为计算腔体RCS的高频方法,因为物理光学法具有物理概念简单明确、容易编程计算等优点,并介绍了物理光学迭代法的改进算法:前后向物理光学迭代法。最后应用两种算法分别计算了不同的腔体模型的电磁散射值,所得结果与文献吻合较好。近年来,线面连接结构问题在工程设计上和电磁场数值计算方面得到人们的广泛重视并已成为研究的热点。随着现代天线技术的发展,在舰船、飞机上装备了大量不同频段不同类型的天线,这些天线大大提高了舰艇、飞机的通信、导航、防御、武器控制和作战指挥能力。当通讯天线安装到舰艇或飞机上,其电磁特性会因天线本身和载体间的耦合而发生变化。考虑到载体对天线的影响,在电磁计算时,两者应作为一个整体进行分析。另一方面,飞机、导弹和舰船等军事目标本身的雷达截面(RCS)也是人们十分感兴趣的问题,对该参数进行预测同样会遇到上述问题的困扰。本文使用积分方程类方法MOM算法,将金属载体上的线天线及金属载体本身视为一个整体目标,采用有关数值计算方法结合程序开发对该种结构的电磁特性进行了计算研究,计算结果与商业软件仿真结果吻合。
秦亚林[7]2005年在《复杂结构多次反射和绕射的高频分析和计算》文中认为对于许多复杂雷达目标如飞机、导弹来说,多次散射和绕射是对其RCS有显著贡献的主要散射机制之一,本文从电磁散射和RCS的基本理论出发,研究了基于平面单元剖分的复杂结构电磁散射分析的建模技术,对复杂结构的多次散射和绕射机制进行了全面的理论分析,完成了集模型显示、修改、变换、消隐及计算于一体的综合RCS软件设计和开发。 在理论算法方面,本文做了以下研究:讨论了复杂目标中多次散射和绕射机制。研究了良导体结构和介质涂敷结构的多次散射和绕射的理论计算模型,以物理光学法为基础,发展了射线追踪算法;为计算边的贡献,发展了等效电磁流方法:此外改善了几何模型处理中的面元剪裁算法。为验证计算精度,本文计算结果与驻相法和高斯法的结果进行了对比,吻合良好。 在软件设计方面做了以下研究:修正了已有的部件遮挡处理算法,完成了能处理面元模型遮挡的程序模块;以理论分析为基础完成了复杂结构多次散射和绕射计算的程序设计。基于Microsoft Visual Stidio.NET编程环境及OpenGL编程技术完成了集模型显示、修改、变换为一体的RCS分析软件的综合设计;
武文[8]2008年在《基于NURBS建模的物理光学法的RCS计算研究》文中进行了进一步梳理电磁计算方法的出现,使得要兼顾电磁特性与外形尺寸要求的产品设计工作的效率成倍提高,成本也大幅减少。电大尺寸目标的雷达截面的计算便是融合多个学科的具有重大实际意义的研究课题。其中对于目标的几何建模技术以及电磁高频算法的应用,是两个关键问题,对计算结果的精确和计算速度产生决定性的作用。因此本文的工作就围绕这两方面研究展开。本文首先介绍了目前工业产品建模的主流方法非均匀有理B样条(NURBS)曲面建模技术,分析了传统建模方法的不足和缺点,说明了采用NURBS建模技术会给电磁计算带来的精度和速度方面的优势,但在应用中需要先将其转化为有理Bezier面片,因此本文提出了一种将NURBS面元分解转换为Bezier面元的快速算法,简化了分解过程,减少了计算量,并给出计算实例。由于积分公式的求解是计算散射场的核心工作,研究了驻相法求解的过程。针对二维驻相点的搜索这一关键问题,讨论了多种数值优化算法,分析了各个方法的特点,综合考虑到速度和稳定性最终选择采用共轭梯度法。随后简单介绍了物理光学方法,在此基础上结合驻相法推导了理想导体的散射场的计算公式,并且给出了单、双弯曲曲面的远场RCS的计算结果,取得了较好的效果。经过实验对比和理论分析表明对基于NURBS建模的电大尺寸的RCS计算,在保持相同计算精度的情况下,驻相法比Gauss方法存在速度上的优势,且电尺寸越大优势越明显。
陈晓洁[9]2006年在《电大目标雷达散射截面的研究》文中研究说明随着隐身技术和反隐身技术的发展，电大目标雷达散射截面(RCS)的测量和计算方法也在不断发展。在测量方面，由于直接测量电大尺寸的目标所需费用较高，所以越来越多的人开始采用缩比测量方法，通过测量缩比模型的RCS从而得到原型目标的RCS。而研究缩比模型和原型目标的RCS的关系依赖于缩比理论的研究。在电磁计算方面，基于NURBS建模，采用物理光学方法计算的NURBS_PO技术是目前国内外应用较多的一种电磁计算方法。而NURBS_PO技术的关键就是物理光学方法中积分式的求解。电大目标的RCS研究是一个很实际的工程问题，对于电大目标，无论测量还是计算都是一个难点。因此本文的工作围绕电大目标雷达散射截面(RCS)的研究展开，采用缩比技术减轻测量的负担，采用高频近似算法PO方法减少了计算量。缩比技术可以有效的降低测量的负担与工作量，然而以往缩比理论的研究大多是基于目标位于全空间的情况下的。在实际工程中，目标有时处于半空间中，比如军舰等，因此作者研究了半空间中的缩比模型，并给出了半空间目标RCS缩比因子的计算公式。本文还采用了常用的电磁计算方法计算目标的RCS：基于三角面元建模的Gordon算法，和基于NURBS建模的驻相法和LUDWIG方法。并且，作者提出了用驻相法和LUDWIG方法结合计算NURBS模型物理光学积分公式。最后，为了提高计算精度，本文考虑了目标的各个面片之间二次散射的作用，推导了PO_PO法计算二次散射的公式。本文主要研究了电大目标和缩比模型的缩比关系，基于NURBS建模的目标的一次散射场和二次散射场的计算。其中半空间缩比理论，基于NURBS建模的驻相法结合LUDWIG方法计算目标的RCS及基于NURBS建模的PO_PO方法计算NURBS面片的二次散射场均属本文的创新点，每种方法都给出了具体算例来验证方法的有效性。
陈俊吉[10]2005年在《靶弹雷达散射截面（RCS）计算与仿真》文中指出本文从雷达散射截面(RCS)的概念及基本电磁散射理论入手,讨论了计算RCS的物理光学法和等效电磁流法。在目标几何建模方法中,分别论述了面元网格法、参数曲面法和部件分解法。还讨论了面元划分及其近似方法,分析了遮挡处理算法。最后,根据复杂目标原始外形数据生成计算所需模型数据,采用面元法计算其雷达散射截面,然后,用一个由典型目标组成的复杂目标采用部件分解算法对上面所计算出来的RCS进行仿真,并对所仿真出来的雷达散射截面离散数据进行统计特征分析。本文从工程应用方面考虑,采用部件分解法来计算复杂目标的雷达散射截面,主要的研究内容如下:首先对典型目标的电磁散射特性进行分析,然后合理布局靶弹的有源部分和无源部分的结构,采用部件分解法计算靶弹RCS,并与面元法计算的典型目标RCS进行对比分析,最后给出靶弹RCS的统计特性分析。仿真结果表明:靶弹的RCS与典型目标的RCS基本一致,说明部件分解法可以满足工程应用研究。
参考文献：
[1]. 复杂目标雷达截面计算方法研究[D]. 赵维江. 西安电子科技大学. 1999
[2]. 隐身技术中的雷达截面预估与控制[D]. 张鹏飞. 西安电子科技大学. 2008
[3]. 飞机、导弹目标雷达截面计算方法简述[J]. 舒永泽. 飞航导弹. 1987
[4]. 加载宽带天线和复杂目标RCS研究[D]. 高飞. 西安电子科技大学. 2000
[5]. 复杂目标多次散射问题研究[D]. 刘佳. 北京航空航天大学. 2010
[6]. 复杂目标RCS计算[D]. 王宇桢. 西安电子科技大学. 2008
[7]. 复杂结构多次反射和绕射的高频分析和计算[D]. 秦亚林. 西北工业大学. 2005
[8]. 基于NURBS建模的物理光学法的RCS计算研究[D]. 武文. 西安电子科技大学. 2008
[9]. 电大目标雷达散射截面的研究[D]. 陈晓洁. 西安电子科技大学. 2006
[10]. 靶弹雷达散射截面（RCS）计算与仿真[D]. 陈俊吉. 西北工业大学. 2005
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