电大尺寸目标电磁散射的并行FVTD计算

实际目标的高频电磁散射模拟属于电大尺寸目标电磁计算问题,其高精度数值计算通常伴随着大存储量和大计算量的沉重负担。为保证高精度数值计算,构建了直接求解电磁学麦克斯韦方程组,采用贴体多块结构网格的时域有限体积法(FVTD)解算器。为解决大规模网格带来的大计算量问题,则采用MPI并行编程,进行网格多进程分割、负载平衡以及进程通信设置和程序并行化处理,成功地对电大尺寸飞翼外形进行了L波段双站电磁散射场和雷达截面(RCS)计算。结果表明pmbRCS3d这一并行高精度电磁散射模拟软件具有稳定和鲁棒特性,适合进一步应用于目标更高频段电磁散射计算。     

动目标双站RCS预估的图形电磁计算（GRECO）方法

图形电磁计算 (GRECO)技术是目前分析高频区复杂目标雷达散射截面 (RCS)最有效方法之一。通过应用 GRECO方法和单 -双站等效原理 ,计算动目标高频区的双站 RCS,给出了与实验结果符合良好的计算实例 ,具有很好的工程应用价值     

反舰导弹标准靶标RCS仿真

在有限的硬件条件下,作为电大尺寸目标的标准靶标RCS仿真计算是一个难点问题.在建立标准靶标几何模型并对其进行前置处理的基础上,以物理光学(PO)和一致性绕射理论(UTD)等为基础,综合多种算法的优点并将其混合使用,再加入边缘修正、尖劈修正,计入爬行波影响等,解决了电大尺寸目标的RCS计算问题.通过将仿真计算结果与典型算...     

反射面天线的双站雷达截面

 本文导出了任意旋转反射器天线在任意双站角的散射场和雷达截面(RCS),其中反射场由几何光学法(GO)求得,绕射场则利用基于物理绕射理论(PTD)与等效线电流辐射积分公式导出的等效电磁流法求得。分别计算了轴向入射和偏轴向入射时在任意散射方向上水平极化与垂直极化两种情况下的双站RCS,并给出了这些结果的立体图形式。方法简化为单站情况时的计算结果与实验值大致相符。     

高超声速半球绕流流场电磁散射特性分析

分析再入流场对飞行器再入通信及空间散射特性的影响,研究电磁波与再入等离子体作用机理.采用分段线性电流密度递归卷积时域有限差分方法计算导电金属半球高超声速绕流流场电磁散射特性,分析半球等离子体包覆绕流流场雷达散射截面(RCS)随入射电磁波频率、双站角、飞行马赫数和高度变化特性.计算表明,前向是全方位散射中RCS取得最大值的方向.马赫数Ma≤10时,马赫数及高度变化对半球高超声速绕流流场L,S波段后向RCS和双站RCS影响很小;在L,S波段,绕流流场及半球本体的后向和前向RCS差距较小.马赫数Ma=14,16时,过密等离子体鞘套的形成增大了本体投影面积,在L,S波段,绕流流场前向RCS比本体前向RCS大;绕流流场存在对半球本体双站散射特性影响很大.      

雷达散射截面并行计算中的MPI实现技术研究

基于MPI（Message Passing Interface）并行计算平台,开发了高效的并行多层快速多极子算法程序,可用于飞行器等目标RCS计算分析。为提高通信效率、增加程序的鲁棒性,提出了优化的通信措施,分析了点对点通信、阻塞通信、非阻塞通信的使用优缺点,针对RCS计算,组建了完整的通信方法,从而有效防止死锁的发生。算例证明,程序能胜任于电大尺寸的RCS散射计算,具有较高的精确度。     

基于部分正交多项式的飞行器RCS计算代理模型研究

对于电大尺寸目标,利用目前的电磁散射特性数值计算方法来计算其RCS时,计算复杂度较高,无法有效地应用于优化设计。因此研究并构造了基于部分正交多项式的飞行器RCS计算代理模型。算例表明所构造的代理模型精度满足工程设计要求。     

基于离散伴随方程的三维雷达散射截面几何敏感度计算

针对有限差分法计算雷达散射截面（RCS）梯度效率低，采用高精度雷达散射截面评估时计算代价高的问题，提出了一种基于麦克斯韦积分方程离散伴随方程的RCS梯度高效计算方法。基于伴随方程的梯度计算可以通过一次雷达散射截面求解、一次伴随方程求解获得RCS关于所有设计变量的梯度。其中麦克斯韦积分方程离散伴随方程的形式与原方程基本一致，可以采用矩量法（MOM）及多层快速多极子算法（MLFMA）求解。伴随方程求解计算量与直接雷达散射截面评估基本一致，存储量在直接雷达散射截面评估的基础上增加不明显。通过双椎体模型、导弹模型对基于矩量法、多层快速多极子算法的伴随梯度进行验证，证明了基于伴随方法的RCS梯度计算可以实现复杂外形中RCS梯度的高效、高精度求解，为基于梯度的高精度气动/隐身一体化优化提供了基础。     

单端开口复杂终端腔体RCS算法研究

在对比分析常用腔体散射的研究方法优缺点基础上,分析了腔体散射具有散射强度高、散射角度宽、高频散射等特征,亟待解决对电大尺寸复杂终端腔体的精确数学模型处理及计算精度问题。基于以矩量法(MOM)为基础的三维电磁分析软件FEKO,分别采用低频数值算法、高频近似算法开展了对文献单端开口复杂终端模型的雷达截面积(RCS)对比计算研究,得出在综合考虑计算精度、效率时,由矩量法改进而来的多层快速多极子法(MLFMM)在电大尺寸复杂终端腔体电磁散射特性研究中具有较大优势。     

基于CZT的机载并行双站斜视SAR成像算法

建立了机载并行双站斜视合成孔径雷达(SAR)的几何模型,给出了雷达回波的数学表达式,推导了它的二维频谱并对其特点做了分析。在二维频域内,先用聚焦函数对观测场景中心的点目标做精确成像,然后用Chirp-Z变换(CZT)校正中心点两侧目标回波的距离徙动,再通过方位向逆傅里叶变换得到了雷达图像。该算法利用了CZT能够处理非线性调频信号的特点,简化了处理过程,提高了计算效率和成像精度。仿真实验验证了这种基于CZT的新算法在处理并行双站斜视SAR数据时的有效性。     

机翼涂敷吸波材料减缩雷达散射截面的研究

推导出了光滑凸体金属表面涂敷吸波材料时的后向雷达散射截面 ( RCS)公式。对一系列涂敷吸波材料的金属平板进行了 RCS测试和理论计算。为提高计算精度,给出计算 RCS的工程修正方法。在此基础上,对机翼前后缘局部涂敷吸波材料。研究结果表明,机翼前后缘涂敷吸波材料可以有效地控制 RCS     

飞行器RCS近场测试技术研究进展与工程应用

雷达散射截面(RCS)测试是隐身技术和目标特性研究的基础。无论是研究物体的电磁散射特性还是研制具有突防能力的隐身武器系统,RCS测试都具有非常重要的意义。通过RCS测试可以验证电磁散射计算的理论和方法,更重要的是,对部分飞行器目标进行电磁散射理论计算非常困难,而通过测试可以直观地获得目标的电磁散射特性数据,从而避开复杂的电磁仿真计算。与外场、紧缩场RCS测试方法相比,近年来得到广泛应用与发展的RCS近场测试方法在飞行器目标的散射特性测试方面具有效率高、成本低的优势。介绍了飞行器RCS测试评估方法,综述了国内外RCS近场测试技术研究的最新进展与工程应用实例,分析展望了飞行器RCS近场测试技术面临的机遇与挑战。     

Polynomial Representation of NURBS and Its Application to High Frequency Scattering Prediction

This article presents a method that uses physical optics (PO) techniques to compute the monostatic radar cross section (RCS) of electrically large conducting objects modeled by non-uniform rational B-spline (NURBS) surfaces. At the beginning, a new algorithm to convert recursive B-spline basis function into piecewise polynomials in power form is presented. Then, algorithm computes the polynomial representation of B-spline basis functions and NURBS surface geometric parameters are obtained. The PO integral over NURBS surfaces of an electrically large conducting object is used to predict the object's RCS. The NURBS surface is divided into small piecewise polynomial parametric patches by isoparametric curves, and the PO integral expression over the parametric domain of each polynomial parametric patch is reduced to an analytical expression which permits an accurate and effective computation of the PO integral by using a modified Ludwig's algorithm. The RCS of the object can be obtained by adding up the PO integral contribution of each polynomial parametric patch. The effectiveness of this method is verified by numerical examples.     

空间目标RCS动态测量及特性分析

本文探讨了适用于某型窄带雷达的RCS相对测量法，对部分空间目标进行了RCS测量。利用随机游程检验法对实测的空间目标RCS时间序列进行了随机性检验，得到了与实际情况相符的结果。     

飞行器目标频率响应散射特性

为研究飞行器目标散射频率响应特性和隐身、反隐身原理,对两种飞行器平板缩比模型进行了系列测试和计算研究,推导和验证了简单目标（金属球）的频率响应特性在飞行器目标上的适用性,并推广到如飞行器复杂散射体的分析。提出了划分瑞利区、谐振区、高频区的新方法,指出飞行器具有隐身能力极限的概念;研究了目标多频散射的极化特性,发现频率降低时,水平极化下全向雷达散射截面（RCS)均值逐渐增大,垂直极化时减小。得到了两种飞行器目标处于瑞利区、谐振区时依靠外形隐身所能达到的RCS极限值。结果分析表明,在瑞利区和谐振区,目前的外形隐身措施存在不能超越的极限,在这两个区域的雷达隐身需结合外形和材料隐身技术。     

直升机旋翼涂敷吸波材料减缩RCS试验研究

翼面类部件的RCS减缩始终是飞行器隐身研究的重要课题,在微波暗室对某直升机旋翼金属模型和涂敷吸波材料模型进行测试研究。在金属旋翼模型表面涂敷1 mm厚吸波材料,可以在8~18 GHz、HH极化下,将其RCS的峰值减缩5~8 dB,360°周向算术均值减缩约5 dB,充分利用了所用吸波材料平板试件法向减缩量8~11 dB...     

基于代理模型的机载吊舱气动与隐身一体化设计方法

考虑雷达隐身要求的机载吊舱初步设计时,存在载机-吊舱组合体RCS计算复杂度高的问题。为此,本文构造了用于计算RCS的代理模型,并基于此代理模型以吊舱横截面积、吊舱对载机的气动特性影响量和飞机与吊舱组合的RCS为优化目标,用评价函数法构造吊舱外形设计的多目标优化模型,并用复合形法求解该模型的设计参数。按该参数设计的吊舱外形能使载机在挂载吊舱后气动阻力系数与RCS增量均保持较低的水平,同时可保持吊舱较大的装载截面。研究结果表明,本方法在吊舱的初步设计阶段对设计参数的选取具有较好的指导意义。     

基于FDTD与C＋＋的金属目标RCS省内存计算

利用C＋＋语言的面向对象特性,实现了金属目标雷达散射截面（Radar Cross Section,RCS）的省内存计算。一般用时域有限差分（Finite—Difference Time-Domain,FDTD）法计算金属目标的RCS时,没有考虑到金属目标内部电磁场量为零的特性,对金属目标内部也分配了大量的内存。将金属目标分为内外两部分,对内部区域分配内存消耗少的数组,利用C＋＋语言的多态性,将各个不同的区域连接成一个整体来计算,从而减少了内存消耗。数值计算结果表明,与普通计算方法相比,对计算精度没有影响,同时可以大幅节省内存消耗。