微小卫星隐身构型设计及优化分析

为研究天巡一号微小卫星的电磁散射特性, 建立了具有隐身外形设计的微小卫星电磁计算模型。采用物理光学法(PO)对不同状态下的雷达散射截面(RCS)进行数值计算, 并与微波暗室的试验结果对比, 验证了PO的准确性。在此基础上, 着重分析了卫星RCS入射角、极化、频率、电尺寸响应特性和全姿态角空间RCS响应特性。参考天巡一号的隐身构型设计, 将天巡一号优化为对称的尖锥构型, 通过不断增加尖锥棱边数来优化构型, 得到具有更低RCS构型的橄榄体卫星。结果表明:天巡一号的隐身姿态可有效应对单站雷达威胁, 最佳隐身姿态下的空间RCS均值低于非隐身姿态4.89 dBsm;在S波段(3 GHz)下, 橄榄体卫星RCS算术均值和RCS幅值分别低于天巡一号4.77 dBsm和31.66 dBsm;在X波段(10 GHz)下, 橄榄体卫星RCS算术均值和RCS幅值分别低于天巡一号3.65 dBsm和43.97 dBsm。      

基于不同角域RCS均值的雷达探测模型

针对目标在不同方位角的雷达散射截面积(RCS,Radar Cross Section)差异较大的情况,提出了一种基于目标不同角域内RCS均值的单部雷达探测概率模型及雷达网综合探测概率模型.计算机仿真平台中采用了两套不同的RCS取值方案:取单个RCS均值;根据探测方位角取不同角域内的RCS均值.两套方案所得探测概率差异表明:该模型符合雷达从不同方位角探测到目标的RCS差异较大的实际情况,计算所得探测概率更为精确.      

基于GRECO的复杂目标多次散射RCS计算

复杂目标多次散射问题对于目标雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)的精确预估具有重要影响.以图形电磁计算(GRECO,Graphic Electromagnetic Lomputing)软件为平台,充分利用其可视化计算的特点,采用像素为基本计算单元,开发了一种多次散射计算方法.通过获取像素几何信息,搜索符合多次散射条件的像素对,并将高频计算方法中的几何光学和物理光学相结合,实现了对发生多次散射的复杂目标RCS可视化计算.应用AUTOCAD软件建立了角反射器和导弹模型,将最终计算结果与参考文献中计算结果进行对比,取得了较为理想的结果,证明了该方法具有很好的工程应用价值.     

隐身飞行器突防仿真的特征信号新建模方法

针对突防目标不同角域内RCS(Radar Cross Section)差异较大的情况,提出5种不同的突防目标特征信号雷达重点探测区域建模方案.在计算机仿真平台上,根据目标的周向散射特性,按照这5种不同的模型取RCS均值计算雷达对目标的探测概率值.不同建模方案所得探测概率值与精确探测概率值的平均误差分别为: 13.66%,12.35%,6.6%,5.07%和2.4%.平均误差的差异表明:采用5个或8个特征信号重点探测区域的建模方案,所得探测概率值的误差小,能反映出雷达对目标探测概率的动态变化过程.仿真平台中,这两种建模方案无需存储大量目标的RCS值,只需记录5个或8个目标的RCS均值,可节省计算机的存储量,提高计算速度.     

GRECO与行波求解低散射目标后向RCS

GRECO(Graphical Electromagnetic Computing)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.对低散射截面目标而言,行波效应往往贡献显著,在行波效应较强的某些区域,行波值甚至超过面元与棱边贡献,本文通过GRECO与行波混合法求解低散射目标后向RCS.利用低散射支架为实例,给出与实验结果符合良好的RCS曲线,具有工程实用价值.      

基于动态RCS的无人机航迹实时规划

传统的无人机航迹规划主要采用仅考虑无人机与雷达距离的简化雷达威胁模型,未充分考虑无人机雷达散射截面RCS(Radar Cross-Section)随自身姿态角改变而产生的动态变化.据此,提出了无人机周向动态RCS模型,并建立了综合考虑无人机动态RCS与雷达距离的探测概率模型,利用遗传算法进行了基于动态RCS的航迹实时规划,计算结果与传统航迹规划结果进行了对比.仿真结果表明该模型的可行性和有效性,能充分利用无人机自身的优势规避威胁,满足无人机的航迹实时规划的要求.      

基于MLFMA的飞行器锯齿边板散射特性分析

为精确求解散射问题,采用混合场积分方程、多层快速多极子算法(MLFMA, Multilevel Fast Multipole Algorithm)和共轭梯度算法的迭代技术,并改进了多极子模式数.金属球双站雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)的算例表明,该方法在保证精度的前提下,降低了内存和计算时间;分析了锯齿边板的电磁散射特性,总结了锯齿边板相对于直边板在不同角域内的RCS减缩特性以及RCS减缩与入射频率变化之间的关系:随着入射频率的增高,RCS减缩效果迅速提高,且垂直极化减缩效果较水平极化减缩效果好.该结论可以用来提高飞行器的隐身性能.      

弹翼角反射器效应的雷达散射截面分析

分析了弹翼与一般直两面角的角反射器效应的不同,从等效截面法分析一般直两面角角反射器效应的雷达散射截面(RCS),推导出用等效截面法分析弹翼角反射器效应的工程计算公式,通过计算弹翼、弹体组合的侧向散射特性进行了验证;引入涂敷吸波材料的平板RCS的反射系数计算方法,采用两个反射系数表示角反射器效应的两次吸收/反射效应,最后用反射系数法分析了涂敷吸波材料后的弹翼散射特性.     

基于IGES文件输入的图形电磁计算方法研究

在不同波段不同极化下,应用图形电磁计算(GRECO)法计算了某模型的高频雷达散射截面(RCS).采用计算机硬件完成遮挡计算,通过五光源分两次照射获取模型表面法矢信息.在计算镜面散射时,利用两个Sinc函数的乘积消除物理光学计算中的奇异点,棱边边缘绕射用等效电磁流法计算.最终计算结果和试验结果吻合较好,表明这种方法估算目标RCS快捷有效,可以应用于工程分析.在目标造型端添加了识别读入IGES文件的端口后,解除了对模型造型格式的严格限制,扩大了其应用范围.      

目标速度对脉间变频格式RCS测试的影响

研究了在脉间变频格式目标雷达散射截面(RCS)测试中目标径向速度对测试结果的影响.从目标像位置偏移和目标像发散两个方面分析了目标径向速度造成RCS测试结果误差的原因,进行了计算机仿真,给出速度与误差的数值关系.通过对仿真数据的分析,提出减小RCS测试误差的方法.根据双通道雷达能够同时在两个频段上对同一目标进行测试的特点提出了一种校正被测目标径向速度影响的方法,并用该方法对BHEML-1型雷达的外场实测数据进行了处理和分析比较.     

复杂涂覆目标的角闪烁特性分析

适当的涂覆材料可以使空中目标的后向雷达散射截面缩小,但同时,涂覆材料也会影响角闪烁偏差.为了充分利用涂覆材料的特性,利用图形电磁学和相位梯度法,在高频区对涂覆目标进行了角闪烁特性的建模与计算.鉴于图形电磁学的特色,涂覆目标的角闪烁计算不仅具有可视化特点,而且计算速度快、效率高.利用该方法对两球目标和复杂目标进行了仿真计算,计算结果表明涂覆材料在减小后向雷达散射截面的同时,对角闪烁具有一定的增强作用.      

低重频PD雷达的临界散射截面计算方法

提出了低脉冲重复频率PD(Pulse Doppler)雷达探测飞行器目标的临界散射截面的计算方法.针对低重频PD雷达对目标的发现概率计算过程中所遇到的问题,采用临界仰角法处理雷达的未知参数,将之合并为雷达系统特征常数.将低重频PD雷达的旁瓣杂波合理等效为白噪声,处理目标频移落在旁瓣杂波区的情况.采用等效杂波散射截面积叠加旁瓣杂波中目标临界散射截面处理目标频移落在主瓣杂波区的问题,并考虑偏置相位中心天线(DPCA)技术对目标频移落在主瓣杂波中时临界散射截面的影响,使计算结果更合理,从而完善低脉冲重复频率PD雷达在全频域中临界散射截面的计算方法.该方法可应用于计算目标突防时的发现概率.最后以E－2C预警机为例计算某目标突防过程中的临界散射截面.      

基于GRECO和射线追踪的介质散射特性计算

在计算介质目标雷达散射特性的众多方法中,图形电磁学和射线追踪技术是计算高频区散射特性的两种有效方法.将两种方法有效地结合:首先通过OpenGL的光照模型和消隐,将介质目标的外形显示在屏幕上,并从缓存区中获取有效像素的颜色分量和位置信息,计算一次散射效应,然后将这些信息作为起始点信息,利用射线追踪技术计算多次散射效应,最后叠加一次、多次散射效应得到总散射特性.对圆柱、球的仿真结果证明了该方法的有效性和可行性.      

GRECO建模在VC++4.0中的实现机制

GRECO(Graphical Electromagnetic Computing)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.对复杂目标而言,应用GRECO方法的一个重要工作就是对目标的几何造型进行准确地建模,才能获得令人满意的结果.文中结合C-R样条建模理论,阐述了在Windows NT环境下利用VC+ +4.0与OpenGL为GRECO方法进行建模的机制.以标准体与复杂目标为实例,给出了与实验结果符合良好的RCS曲线,具有工程实用价值.      

一种计算多层涂覆目标RCS的快速算法

提出一种用于计算表面涂覆多层雷达吸波材料目标雷达散射截面(RCS,Radar Cross Section)的快速算法.对于拟合成面元和棱边的多层涂覆目标,应用物理光学法及阻抗边界条件计算多层涂覆面元的RCS,并将物理绕射理论与等效电磁流法结合,用于计算多层涂覆棱边的RCS.在计算中,预先计算出目标不同涂覆表面反射系数矩阵,有效地提高了计算的速度和效率.应用上述方法计算表面涂覆单层及多层涂覆材料的平板和典型旋转体的RCS,通过与文献给定结果的对比,验证了该算法的有效性.对多层涂覆复杂目标RCS的仿真计算结果,进一步表明了该方法的准确性以及在提高计算速度方面的效果.      

基于离散正弦调频变换的中段多微动目标分离

弹道导弹在飞行中段形成目标群，窄带雷达无法从距离上将弹道目标分离。为使窄带雷达具备分离弹道目标的能力，对弹道目标的微动特性进行研究。对振动目标的信号回波进行建模，分析其在离散正弦调频变换（DSFMT）中的聚敛特性。利用多分量信号在变换域中的聚敛特性，实现不同信号分量的分离，并估计出目标的振动频率。仿真实验表明，在信噪比-10 dB下，多个振动目标散射点的窄带雷达回波在DSFMT域上具有明显的聚敛特性，分辨出了不同的振动散射点，振动频率估计均方根误差小于-2.5 dB。      

动态桨叶RCS特性的实验研究

在微波暗室中测量了金属平板桨叶动态模型的高频雷达散射截面RCS(Radar Cross Section),并通过快速傅立叶变换FFT(Fast Fourier Transform)得到相应的频谱图;详细分析了时域和频域RCS随桨叶片数、雷达波入射方向、入射频率、极化状态和桨叶转速等因素的变化.实验结果表明主要特征是时域RCS呈周期性起伏,频谱图因前行桨叶与后行桨叶散射有差别而不对称,且频谱宽度反映了多普勒效应.取得的结果与已有文献的计算分析一致,对直升机的探测和识别具有重要的参考价值.