基于动态RCS的舰船雷达回波仿真与分析

研究电大复杂目标的雷达散射截面(RCS)计算及雷达回波模拟仿真技术具有重要意义。基于物理光学法（PO）和弹跳射线法（SBR）设计了一款仿真软件,综合考虑海杂波和噪声的作用,计算舰船动态RCS及雷达回波。针对3种形状、大小不同的船模计算RCS值并仿真分析这些船模在不同场景下的雷达回波信号。仿真结果表明,相比设定RCS均值的方法,动态RCS计算方法更适合在复杂的海面情况中识别目标特性并提取有效信息。研究结果可为雷达系统仿真中的目标识别及电磁隐身技术提供可靠计算方法。     

弹头形状对导弹RCS影响的分析

对导弹的结构进行简化,建立了导弹的电磁散射模型,通过综合运用物理光学法（PO）、等效电磁流法（MEC）、几何光学法（GO）等高频方法计算了导弹模型各散射中心的雷达散射截面积（RCS）,并考虑目标各部分散射场间的相对相位关系,计算了带橄榄型弹头导弹的整体RCS,其结果与参考文献的实测结果吻合较好,这说明该文的分析方法是正确的、有效的,结果可满足工程预估的需要。在此基础上,分别计算了不同极化方式下带椭球型和半球型弹头导弹的RCS,结合RCS曲线分析了弹头形状对导弹电磁散射特性的影响。     

超电大目标与分形海面复合散射研究

舰船与海面构成复合目标,其雷达散射截面(RCS)的研究一直是电磁计算领域中的重点和难点。文中建立了Weierstrass分形海面和目标三角面元的几何模型以及基于物理光学法(PO)和弹跳射线法(SBR)的海面目标的电磁散射模型。采用OpenGL图形编程技术与C++多线程处理技术设计了一款可视化目标电磁散射预估系统(ESEE)V1.0,对比典型目标体RCS 与商业软件FEKO 的计算结果,验证了ESEE的可靠性。通过计算不同海况的海面RCS 及超电大尺寸舰船与海面复合散射RCS,分析了海面散射以及超电大目标与海面复合散射特性。     

基于并行MLFMA的SAR舰船目标RCS计算

为提高合成孔径雷达（SAR）图像仿真效果,针对SAR图像中舰船目标雷达散射截面（RCS）计算的精度和效率问题,在利用几何建模方法构建三维舰船模型的基础上,采用并行多层快速多极子算法（MLFMA）计算了舰船目标RCS并分析了该算法的并行加速比。仿真实验表明,并行MLFMA算法适用于高频范围内较大尺寸舰船目标RCS的计算,比物理光学法（PO）和物理光学与矩量混合算法（PO—MOM）具有更高的计算精度且并行方案能明显提高求解目标RCS的效率。     

基于KD树的射线跟踪法计算飞行器RCS

利用几何光学射线跟踪法对飞行器整体目标雷达散射截面(Radar cross section,RCS)进行估算,假设入射波为高频平面波,传播中符合几何光学定律,将入射波划分为平行入射线进行跟踪并进行口径积分。为减少射线与大型目标表面的求交计算次数,应用了KD树方法的基本原理,将飞行器目标表面划分多层子包围盒,设计了射线与子包围盒及面元遍历求交算法。应用文中方法计算了一种新型无人飞行器的RCS,计算结果与传统的RCS高频估算方法(PO方法)得到的结果以及实测结果进行比对。结果表明,文中方法较传统PO方法更接近实测结果,在飞行器RCS预估方面具有一定的应用价值。     

光电/红外侦察卫星目标散射特性提取研究

卫星雷达波散射特征是对其进行监测、识别及打击的重要依据,其特征控制同时也是卫星总体设计的重要内容。针对光电传感器侦察卫星的载荷搭载特点和面临的威胁,确定侦察卫星构型约束条件,分析卫星散射结构组成,对不同雷达波散射特性仿真方法进行分析,提出红外侦察卫星结构的RCS仿真方法。以美国DSP卫星为例,对卫星结构剖分,构建电磁仿真模型,采用射线追踪法、物理光学近似法及等效边缘电流法,对DSP卫星进行目标散射特性提取,从入射频率、极化形式等方面分析散射特点,提出光电侦察卫星的散射亮点部位及隐身改进建议,可用于对光电侦察类卫星的监测、识别及打击和指导该类卫星雷达波隐身总体设计。     

基于改进GO/AP法的三面角反射体RCS预估

三面角反射体是一种重要的无源对抗器材,高效、准确、快速地预估其雷达散射截面积(Radar Cross Section,RCS)具有重要意义。以方形三面角反射体为例,推导了利用改进的几何光学/区域投影法(Geometrical Optics/Area Projection,GO/AP)进行RCS预估的一般流程;基于该流程对方形、圆形三面角反射体的单站RCS进行预估,将预估结果与RCS最大值的经验公式以及FEKO软件的仿真结果进行对比,表明改进的GO/AP法具有正确性、快速性和广泛适应性;针对异型三面角反射体,提出一种基于GO/AP算法利用SolidWorks软件进行RCS快速预估的方法。     

计算腔体散射的GRE—FDTD混合方法

在飞机雷达截面（RCS）的理论预估中，飞机进气道的电磁散射计算是其难点之一。对于厘米波段雷达而言，进气道属于电大尺寸目标，而其终端一般还存在涡轮叶片之类的复杂结构，单用高频近似方法难以解决。本文介绍GRE－FDTD混合方法可用于进气道的电磁散射计算。该方法用广义射线展开法（GeneralizedRayExpansion，GRE）计算进气道前端的缓变部分，用时域有限差分法（FDTD）计算包括涡轮叶片的复杂结构段。计算结果与波导模式法（Modal）－炬量法（MoM）混合方法的结果相比较，二者有很好的一致性。     

复杂目标多次散射计算的高频混合方法研究

在物理光学方法基础上,结合几何光学方法和射线跟踪方法,导出一种能有效计算复杂目标多次散射的高频混合方法一区域投影物理光学方法（AP／PO）。为验证方法的有效性,应用AP／PO方法计算了角反射器和相互垂直的两个导体板的雷达截面,计算结果与测量结果有很好的一致性。通过对某飞机模型RCS的计算及与实验数据对比,进一步证明AP／PO方法适用于复杂目标多次散射的计算。     

基于射线追踪法的卫星通信MIMO信道特性研究

卫星信道的研究一直是卫星通信系统的难点,传统上的研究方法都有很明显的缺陷。将来,卫星移动通信系统会使用MIMO分集技术,这更增加了卫星通信系统研究的难度。而近年来,随着射线追踪法的发展,运用射线追踪法研究卫星通信信道成为现实,具有很多优势。运用射线追踪法,建立了城市环境下卫星移动通信MIMO信道的射线追踪模型,对其空间分集和极化分集性能进行了模型仿真性研究。结果表明,MIMO信道的射线追踪技术能有效提高信道容量。     

高超声速飞行器翼身二面角结构的雷达散射截面分析

飞行器翼身接合部构成的二面角反射器是很强的电磁散射源。但是传统的计算方法仅仅适用于理想二面角反射器。该文采用几何光学法和物理光学法分析矩形二面角反射器的多次反射,在照明宽度概念的基础上,提出了等效照明面积的概念。通过对等效照明面积的分析,给出了能计算任意平面形状、有遮挡效应的二面角反射器后向雷达散射截面的工程方法。通过对某高超声速飞行器翼身结合段雷达散射截面的计算,验证了该方法的正确性。     

Computation of PO Integral on Parametric Surfaces

The paper presents a general method for computing the physical optics (PO) integral on the most of curved parametric surfaces. Today, most of radar cross section (RCS) codes use the parametric geometry code for modeling complex object geometry. The PO integral formulation is presented that fully utilize the geometry information available in parametric geometry codes. The formulation presented can be used with any of these geometry codes independent of the difference between versions. The PO integral is evaluated over the parametric space of the parametric surfaces using splitting extrapolation method. Therefore, the method is very general, allowing its use for the PO integral on the most of parametric surfaces. Moreover, it is efficient and accurate. The method is applied to calculate the RCS values of several objects modeled with non-uniformed rational B-spline (NURBS) surfaces at a millimeter-wave frequency, the results agree with geometric optics (GO) predictions.     

基于联合处理的复杂目标RCS估计方法

目标雷达散射截面积（Radar Cross Section, RCS）计算在隐身设计、电子对抗、目标探测、识别和成像等方面具有重要的研究价值,是目标电磁散射特性的重点研究方向。针对复杂目标RCS估计问题,基于属性散射中心模型的单一方法在估计大角度范围的目标RCS时会产生较大误差,而物理光学方法需要在每个观察角度对目标表面的面元进行遮挡判别才能准确得到目标RCS,计算量大。因此,本文提出一种联合属性散射中心模型和物理光学的处理方法,在部分观察角度通过物理光学方法分析确定目标的属性参数集,再通过属性散射中心模型分析快速估计任意观察角度、不同频率下的目标RCS,获得在大角度范围的结果更加准确、计算量更小。最后采用FEKO软件仿真验证了所提方法的有效性。     

NURBS曲面建模的电大目标的宽带RCS快速计算

该文采用物理光学方法(PO),快速计算了非均匀有理B样条 (NURBS) 曲面建模的电大目标的时域瞬态散射和宽带雷达截面(RCS)。通过对频域物理光学散射场表达式进行逆傅里叶变换推导出卷积形式的瞬态散射表达式;对频域物理光学积分进行逆傅里叶变换得到时域物理光学积分的表达式。为了避免数值积分的使用,将NURBS曲面等参数离散为一组三角面片,运用Radon变换得到了时域和频域物理光学积分的精确闭式表达式。遮挡消隐时使用改进的z-buffer方法进行了加速。对时域瞬态散射场快速傅里叶变换得到目标的宽带RCS。文中计算了高斯脉冲平面波入射下模型的瞬态散射响应和宽带RCS,数值结果表明该文方法具有很高的计算精度,且计算速度快于传统时域物理光学法(TDPO)。     

Asymptotic computation of the RCS of low observable axisymmetricobjects at high frequency

A method based on high-frequency asymptotic techniques is described for rapid radar cross section (RCS) computation for arbitrary convex axisymmetric objects whose geometry is described in a computer-aided design (CAD) format. A modified version of the physical theory of diffraction (PTD), which is free from divergence problems at caustics and shadow boundaries and yields good accuracy even for low-RCS objects, is employed. The spurious contributions due to sudden truncation of the physical optics (PO) currents on the shadow boundary, which yield nonphysical results, are removed, and the accuracy of the PTD is enhanced by adding the contributions due to the creeping waves and the fringe-wave currents for discontinuities in the curvature. This modified PTD yields results that are consistent with the geometrical theory of diffraction (GTD) when the stationary phase evaluation of the fields from the induced currents is valid, and also allows the RCS to be computed for the entire range of incidence angles. The results agree well with those computed with an integral equation code     

三面角反射器的高频电磁散射分析

在物理光学（ＰＯ）和几何光学基础上，利用区域投影（ＡＰ）方法导出了一种新的高频混合方法－区域投影／物理光学（ＡＰ／ＰＯ）方法。应用ＡＰ／ＰＯ方法计算了在顼角反射器的雷达截面（ＲＣＳ），计算结果与用ＦＤＴＤ方法得到的结果有很好的一致性。     

Application of physical optics to the RCS computation of bodiesmodeled with NURBS surfaces

The paper presents a method for the computation of the monostatic radar cross section (RCS) of electrically large conducting objects modeled by nonuniform rational B-spline (NURBS) surfaces using the physical optic (PO) technique. The NURBS surfaces are expanded in terms of rational Bezier patches by applying the Cox-De Boor transform algorithm. This transformation is justified because Bezier patches are numerically more stable than NURBS surfaces. The PO integral is evaluated over the parametric space of the Bezier surfaces using asymptotic integration. The scattering field contribution of each Bezier patch is expressed in terms of its geometric parameters. Excellent agreement with PO predictions is obtained. The method is quite efficient because it makes use of a small number of patches to model complex bodies, so it requires very little memory and computing time     

旋转对称物体的双站RCS估算

从物理光学（PO）积分方程入手，对旋转轴对称导体的双站雷达散射截面进行分析计算，并以旋转椭球为例，求出双站雷达散射截面计算式， 将该表达式退化到单站形式，计算结果与参考文献吻合较好，表明该方法的有效性。     

Computation of RCS of targets modelled with trimmed NURBS surfaces

A novel technique for the monostatic radar cross-section (RCS) computation of complex targets modelled with trimmed nonuniform rational B-spline (NURBS) surfaces is proposed using physical optics (PO). The stationary phase method (SPM) is demonstrated to be invalid in evaluation of the PO integral over trimmed surfaces. Thus a new method, which combines SPM with the Gordon method (namely SPM-Gordon) is presented as a substitute and good candidate. Examples show that excellent accuracy is obtained.