考虑棱边散射的半空间复杂导体目标高频分析方法

研究了半空间内复杂导体目标棱边散射的高频求解方法.分析半空间电磁波的传播规律和复杂目标棱边的电磁散射特性,将半空间并矢格林函数引入等效电磁流方法中,给出了基于等效电磁流法和物理绕射理论的半空间棱边散射场计算式,同时结合图形电磁学,对半空间复杂目标进行消隐处理,判断目标的棱边像素及获得棱边参数,与半空间目标的面元散射场相叠加,快速有效地计算了半空间复杂目标的雷达散射截面.数值结果证明了方法的有效性和准确性. 关键词： 半空间等效电磁流方法 半空间并矢格林函数 图形电磁学 雷达散射截面     

半空间电大涂敷目标散射的高频分析方法

研究了半空间内(海面,地面)电大尺寸涂敷目标散射的高频求解方法.将半空间并矢格林函数引入物理光学方法中,对半空间复杂环境影响进行考虑,并利用阻抗边界条件考虑涂敷目标表面的复杂电磁散射,推导出半空间物理光学分析方法,同时结合图形电磁学,对半空间电大涂敷目标进行消隐判断,提取像素面元法矢量和深度缓存等有效信息,快速有效地计算了半空间电大涂敷目标的雷达散射截面.数值结果证明了方法的有效性和准确性. 关键词： 半空间物理光学方法 半空间并矢格林函数 图形电磁学 雷达散射截面     

基于混合场积分方程的半空间上方金属目标电磁散射特性高效分析

研究一种可以高效求解半空间金属目标电磁散射积分方程方法,电场积分方程适用于任意结构电磁问题分析,但是生成的矩阵条件数大,迭代求解收敛性差;而磁场积分方程生成的矩阵条件数小,迭代收敛性好,但是仅能分析闭合结构问题,本文采用了混合场积分方程方法,同时具备电场积分方程的普适性与磁场积分方程的收敛性.由于混合场积分方程中涉及格林函数的梯度项,为了进一步加快计算效率,本文引入了一种针对半空间格林函数的高效四维空间插值方法,对组成半空间格林函数的索末菲积分进行列表和Lagrange插值,以实现高效的迭代求解,效率在传统混合场积分方程的基础上提高12.6倍.数值结果表明,该方法在保证精度的同时,可以显著降低求解问题的时间.     

随机Gauss粗糙面上三维导体目标散射差场的随机泛函解析计算方法

提出一种解析的随机泛函方法(SFA),计算导体Gauss粗糙面上三维导体目标的复合电磁散射.推导粗糙面的随机Green函数,用一种新的四路径模型描述面体复合散射机理,用SFA求解双站差场雷达散射截面.以导体球目标为算例,与其他数值计算方法比较后验证了SFA的有效性与准确性,同时讨论了粗糙度、体目标尺寸以及距离粗糙面高度等参量变化对结果的影响,给出复杂形状体目标的双站差场雷达散射截面的空间角分布. 关键词： 随机泛函方法 粗糙面随机Green函数 差场雷达散射截面 面体复合散射     

高频电磁波多次散射的数值求解

结合等效射线管模型和物理光学法实现了复杂目标高频电磁波多次散射高效且精确的数值求解.在求解射线管的电磁场积分中，选取物体表面为积分区域，详细推导了在物体表面完成的远场积分公式，数值计算结果比前人沿射线管波前积分更精确.计算了几种由平板构成的导体和涂覆介质目标，数值求解结果与已有的实验数据相当符合.该结果可为复杂目标的雷达探测和识别提供理论参考. 关键词： 电磁散射 电磁场积分方程 物理光学法     

快速计算地面上车辆目标的电磁散射特性

为快速计算地面上车辆目标的电磁散射特性,实现适用于半空间环境的多层快速多极子方法.对于近区项,利用严格的半空间并矢格林函数进行计算;对于远区项,首先将半空间格林函数分解为直射项和反射项,然后采用实镜像方法计算反射项.方法物理概念清晰,与目前常用的离散复镜像方法相比,具有良好的收敛性和稳定性,大大降低计算时间和内存需求.实例计算并分析地面上汽车模型的电磁散射特性.     

基于新型混合场积分方程的半空间三维均匀介质目标电磁散射分析

利用介质半空间格林函数,将一种混合场积分方程(JMCFIE)推广应用到有耗半空间的均匀介质的散射分析中,以减少离散矩阵方程迭代求解时所需的迭代步数,提高矩量法(MoM)对半空间介质目标散射分析的求解效率.数值算例验证了方法的准确性和有效性.     

含腔电大尺寸导体目标电磁散射的一体化数值模拟

应用等效原理，通过引入口面上等效磁流将含腔导电目标电磁散射简化为腔内、外两个等效 问题. 腔内问题分段求解并应用级联法获得口面等效导纳矩阵；腔内外的耦合关系应用近似 边界元方法描述并由此获得口面等效磁流；最后，这一具有混合源的腔体内外一体化散射问 题则应用所提出的广义混合场积分方程方法建立电磁模型，并用多层快速多极子方法实现高 效数值求解. 实例计算结果与测试结果具有很好的一致性. 关键词： 含腔目标 电磁散射 混合场积分方程 数值分析     

等效原理和互易性定理在两个相邻球形目标电磁散射中的应用

基于等效原理和互易性定理研究了两个相邻目标的电磁散射问题，给出了这一复合电磁散射模型的二阶散射结果. 通常平面入射波的一阶散射结果容易求解，但由于耦合效应的复杂性，很难给出二阶散射结果的解析形式. 应用互易性定理给出了求解任意相邻导体/介质目标二阶电磁散射场的公式，并利用等效原理将求解散射场公式中的体积分简化为面积分的形式，从而降低了求解难度. 同时还推导了两个目标的二次散射场之间的关系. 最后应用给出的公式，求解了两相邻球形目标的复合散射场，对双站散射结果进行了讨论，同时与应用时域积分方程法求得的结果进行了比较. 关键词： 等效原理 互易性定理 电磁散射 相邻圆球     

近距离雾的激光多次散射模拟

为了满足精确快速获取雾的多次散射仿真需求,在近程雷达距离较近情况下,将雷达方程和Mie散射理论相结合,提出一种快速有效的激光多次散射计算方法.首先通过雾滴谱模型建立雾颗粒的几何模型,然后根据Mie散射理论获得的单个粒子的散射函数计算激光在雾模型中单个颗粒的一次散射和二次散射功率密度,结合雷达方程推导出雾的多次等效散射截面和散射系数计算函数.模拟计算表明:雾的激光二次等效散射截面与雾浓度的2/3次方成正比,二次散射系数随能见度增加的衰减比一次散射系数快.     

有限元-边界法在光电目标散射计算中的应用

为了解决三维目标电磁散射计算中准确性与有效性的矛盾,建立了有限元-边界法的计算模型,对三维腔体目标的电磁散射计算方法进行了研究。首先,分析了针对三维电磁腔体目标的电磁散射计算边界积分方法,引入了矢量格林函数,利用麦克斯韦方程得到电磁场形式与三维腔体形式的关系,建立了三维开口腔体边界模型;然后,结合光电目标曲面建模方法及高阶基函数的方法,建立了三维光电目标的有限元泛函,完成了有限元-边界法在三维腔体目标电磁散射计算中的应用;最后,进行了实例验证。分析显示,当三维腔体内部为空或为各向异性物质时,角度吻合非常理想,与传统模式匹配法所得结果的吻合度达90%以上。结果表明,采用本方法对三维腔体目标进行电磁散射计算,准确度、效率均有所提高。     

Direct Solution of the Inverse Problem for Rough Surface Scattering

We consider the inverse scattering problem for a scalar wave field incident on a perfectly conducting one-dimensional rough surface. The Dirichlet Green function for the upper half-plane is introduced, in place of the free-space Green function, as the fundamental solution to the Helmholtz equation. Based on this half-plane Green function, two reasonable approximate operations are performed, and an integral equation is formulated to approximate the total field in the two-dimensional space, then to determine the profile of the rough surface as a minimum of the total field. Reconstructions of sinusoidal, non-sinusoidal and random rough surface are performed using numerical techniques. Good agreement of these results demonstrates that the inverse scattering method is reliable.     

浅海波导中目标散射的边界元方法

提出了一种计算三维散射体在声速剖面随深度变化、距离无关浅海波导中散射声场的数值方法波导边界元方法。当散射体不十分靠近波导界面因而边界多次散射可以忽略时,在边界元计算中可以用自由场格林函数近似波导格林函数。应用镜像法和球波函数加法定理推导了理想波导中球体散射声场的解析解,用来验证波导边界元方法的计算精度,证明该数值方法是准确的。对浅海波导中水下潜器散射声场数值模拟的结果表明,浅海波导海面、海底界面反射、声速剖面等对目标散射声场的幅值和方向性都有很大的影响。      

Investigation on scattering from a plasma-coated target over a rough sea surface using a multi-hybrid method

An iterative strategy combining the Kirchhoff approximation (KA) with the hybrid finite element–boundary integral (FE-BI) method is presented to consider electromagnetic scattering from a coated target above a rough sea surface. The multi-hybrid method considers the multiple-scattering interactions between target and underlying surface based on equivalent principle and currents updating scheme. The hybrid FE-BI-KA method, which is an improved and generalized version of a previous KA–Method of Moments (MoM) technique, can deal with an inhomogeneous target. Numerical results are given to evaluate the validity of the multi-hybrid technique, and then the hybrid method is employed to investigate electromagnetic scattering from a plasma-coated airfoil above a rough sea surface, including the effects of several key parameters on stealth performance, such as plasma angular frequency and electron collision frequency.     

Reducing the calculation workload of the Green function for electromagnetic scattering in a Schwarzschild gravitational field

When the finite difference time domain(FDTD) method is used to solve electromagnetic scattering problems in Schwarzschild space-time, the Green functions linking source/observer to every surface element on connection/output boundary must be calculated.When the scatterer is electrically extended, a huge amount of calculation is required due to a large number of surface elements on the connection/output boundary.In this paper, a method for reducing the calculation workload of Green function is proposed.The Taylor approximation is applied for the calculation of Green function.New transport equations are deduced.The numerical results verify the effectiveness of this method.     

A hybrid method of solving near-zone composite eletromagnetic scattering from targets and underlying rough surface

For composite electromagnetic(EM) scattering from rough surface and target above it in near-field condition,modified shooting and bouncing ray(SBR) method and integral equation method(IEM),which are analytic methods combined with two-scale model for rough surface,are proposed to solve the composite near-field scattering problems.And the modified method is verified in effectiveness and accuracy by comparing the simulation results with measured results.Finally,the composite near-fielding scattering characteristics of a slanted plane and rough water surface below are obtained by using the proposed methods,and the dynamic tendency of composite scattering characteristics versus near-fielding distance is analyzed,which may have practical contribution to engineering programs in need of radar targets near-field characteristics under extra-low-altitude conditions.     

多注速调管双重入式谐振腔的解析计算与仿真

 发展了一种计算多注速调管双重入式谐振腔的计算方法。根据场的等效原理将（模型等效后）腔体划分为二个规则区域，每个区域上的场由公共界面上的虚设磁流所激发。利用格林函数积分法可求得各场的分布，由相邻区域公共边界场的匹配条件得到场匹配方程，从而求解出腔体谐振频率，并采用微扰法对计算数据予以修正,同时可得到腔体另一重要参数特性阻抗。另外使用HFSS软件仿真腔体，并给出计算、仿真、实测数据比较。     

有限元/边界积分方法在海面及其上方弹体目标电磁散射中的应用

本文将有限元/边界积分方法(FE/BIM)结合区域分解方法引入到粗糙海面及其上方目标 的电磁散射问题的研究中. 由于积分边界可以以任意形状设置在距模型表面任意远的距离处, 故本文采用共形人工边界结合区域分解建模方法截断模型的开放计算区域以减少求解未知量, 在截断区域内部采用有限元方法求解, 而计算区域的边界条件通过边界积分方程方法得到. 通过与矩量法获得的数值计算结果进行比较, 证明了该混合算法及模型处理方法的正确性, 进而研究了海面上方弹体目标的电磁散射特性, 并讨论了其双站散射系数随电磁波入射角度、目标高度、海面风速以及弹体尺寸的电磁散射特性变化情况. 本文结果可用于反演复杂背景下的目标信息及目标探测等领域. 关键词： 电磁散射 粗糙海面 目标 有限元/边界积分方法