舰船目标电磁散射的SBR算法研究

发布时间：2017-09-30 03:31

  本文关键词：舰船目标电磁散射的SBR算法研究

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【摘要】：舰船目标的电磁散射特性研究在舰船的外形设计以及海面环境的监测中有着重要应用。舰船目标是一种电大尺寸目标,而弹跳射线法是一种非常适合计算电大尺寸目标的高频算法,因此本论文采用了基于线索KD-tree的弹跳射线法研究多种舰船目标的电磁散射特性,基于线索KD-tree的弹跳射线法在保证计算结果准确的条件下,能够快速定位射线与面元的交点,并且将传统弹跳射线法的效率提高数十倍,因此可以大大减小对模型研究的周期。通过计算舰船目标在不同姿态角相同频率以及相同姿态角不同频率下的雷达散射截面,对比分析了舰船目标各结构的电磁散射强度,并给出了一些减小雷达散射截面的方法,论文主要工作如下:1.实现了传统弹跳法,传统弹跳射线法是一种几何光学法和物理光学法的混合算法,它即克服了几何光学法不能计算任意目标的缺点,又解决了物理光学法只能计算一次散射的问题,因此传统弹跳射线法的得到广泛的应用。使用传统的弹跳射线法计算了二面角、立方体和组合体等目标的雷达散射截面,并与FEKO软件的仿真结果进行对比,验证了该算法的正确性。2.实现了基于线索的KD-tree弹跳射线法,传统的弹跳射线法虽然能够计算电大尺寸目标,但是计算效率并不高,因此难以满足科研需要,原因是因为传统弹跳射线法采用均匀划分射线管网格的形式,会产生大量的射线,在射线与三角面元求交的过程中,会有大量的无效判断,因此导致算法的效率低下。基于线索的KD-tree弹跳射线法,采用构建包围盒的方式,让三角面元包围在AABB叶子包围盒里,盒子即为构建的树的节点,然后在给每个叶子节点包围盒添加线索,这样就可以避免射线从根节点重新遍历KD树,最后射线首先找到目标包围盒,再与盒子里的面元求交,找到射线交点。这样就可以避免大量的无效求交,因此可以极大的提高算法的执行效率。使用基于线索KD-tree的弹跳射线法计算了二面角、三面角和简单舰船体等目标的雷达散射截面,并与FEKO软件的仿真结果进行对比,验证了该算法的正确性,然后与传统弹跳射线法对比,验证了该算法的高效性。3.采用基于线索的KD-tree弹跳射线法计算了突击艇、巡逻艇、渔船、驱逐舰等舰船目标的雷达散射截面,分析了各目标在不同姿态角相同频率下的电磁散射特性,对比分析了不同目标在相同姿态角相同频率下的电磁散射特性。最后给出了一种舰船模型,并对它进行了两次优化,对比了它们之间在各种姿态角下雷达散射截面的最大值,平均值以及大于临界雷达散射截面值的概率,分析了优化效果,给出了优化结论。
【关键词】：弹跳射线法 电磁散射 线索KD-tree 雷达散射截面
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.70;TN011
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符号对照表12-13
• 缩略语对照表13-16
• 第一章 绪论16-20
• 1.1 研究背景与意义16-17
• 1.2 弹跳射线法国内外研究现状及发展趋势17-18
• 1.3 本文研究内容及章节安排18-20
• 第二章 传统弹跳射线法实现原理20-36
• 2.1 雷达散射截面20-21
• 2.2 远场近似条件21
• 2.3 几何光学法21
• 2.4 物理光学法21-22
• 2.5 传统弹跳射线法的实现方法22-32
• 2.5.1 射线管的生成23-25
• 2.5.2 射线与目标面元的相交计算25-28
• 2.5.3 场强追踪28-29
• 2.5.4 远场积分计算29-32
• 2.6 数值结果与分析32-35
• 2.7 本章小结35-36
• 第三章 基于线索KD-tree的弹跳射线法36-52
• 3.1 弹跳射线法改进的一般方法36
• 3.2 线索KD-tree的SBR算法实现36-43
• 3.2.1 目标包围盒的创建38
• 3.2.2 分割面的选择38-40
• 3.2.3 面元与包围盒重叠测试40-41
• 3.2.4 节点线索的添加41-42
• 3.2.5 射线追踪过程42-43
• 3.3 数值结果43-50
• 3.3.1 算法正确性验证43-49
• 3.3.2 效率分析49-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第四章 舰船目标的电磁散射特性及优化的分析52-80
• 4.1 舰船模型仿真图及分析52-64
• 4.2 不同舰船电磁散射特性的对比分析64-68
• 4.3 舰船的优化分析68-78
• 4.3.1 评估目标隐身性能参数68-70
• 4.3.2 算例分析70-78
• 4.4 本章小结78-80
• 第五章 总结与展望80-82
• 5.1 本文主要工作80
• 5.2 工作展望80-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-88
• 作者简介88-89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 王伟;;轴对齐包围盒算法的研究[J];网络安全技术与应用;2013年10期

2 杨樝;杜晓佳;洪明;;舰船封闭式桅杆雷达隐身优化分析[J];大连理工大学学报;2013年03期

3 殷红成;朱国庆;董纯柱;王超;;基于自适应射线管分裂的多次反射计算方法[J];系统工程与电子技术;2013年04期

4 高峰;;隐形飞机到底隐藏了什么[J];交通与运输;2011年05期

5 肖芳;李永新;李鸣;;水面舰艇雷达隐身技术[J];舰船电子对抗;2009年02期

6 胡添元;余雄庆;;目标函数的选择对雷达隐身优化设计的影响[J];南京航空航天大学学报;2008年04期

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本文编号：945918