典型目标的高阶变网格时频混合电磁仿真方法研究

发布时间：2020-06-26 12:52

【摘要】：目标的电磁散射特性包含了目标的大小,结构,材质等固有信息,它们在雷达探测,SAR图像解译,遥感等领域中有着重要的作用,因此如何更快更准确的获得目标的电磁散射特性已成为现在研究的重点问题。随着技术的发展,利用计算机建立目标模型进而仿真成为一种十分重要的获取散射特性的手段。针对电大尺寸目标,目前常用的电磁仿真方法为高频近似方法,然而这种方法计算得到的仿真精度较低,很难满足高精度的目标识别等需求。如若采用仿真精度高的数值计算方法,将会消耗大量的计算资源以及时间,为此本文提出了一种高阶变网格时频混合电磁仿真方法。本文研究的方法通过结合仿真效率高但精度差的高频近似法以及仿真精度高但计算缓慢的时域数值计算方法,结合两种方法的特点以及目标的结构,将数值方法应用在目标结构复杂的区域,对于结构简单的部分则采用高频近似方法,再将两者耦合计算,充分发挥不同方法优点,以实现电大尺寸目标的高精度快速电磁仿真。本文所研究的时频混合电磁仿真方法,首先将目标根据复杂程度以及结构大小划分为时、频两个计算区域,时域区目标结构复杂,频域区则相对目标较为简单,之后一方面在各自的区域内独立进行FDTD方法以及PO方法对目标仿真计算,得到目标的远场散射数据,另一方面通过近-近场外推技术,推导时、频区之间的“二次激励源”,并根据此计算两区域相互影响的耦合场。为了提高计算精度,本文设计了高阶变网格的计算方案,在FDTD计算中根据目标复杂程度划分不同长度的网格,在PO方法中调整合适的面元已达到较高的精度。最后针对简单的目标进行了仿真实验以验证方法的正确性,并对典型目标的电磁散射特性进行了仿真。分析实验结果,对散射结果的定量比较验证了本文研究的高阶变网格时频混合电磁仿真方法结果的准确性,同时对比仿真时间消耗,证明了该方法相比于传统数值方法,可以实现对电大尺寸目标的快速电磁计算。因此该时频混合方法在获取电大尺寸目标电磁散射特性上有实际的意义与价值。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN011
【图文】：

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文三维坐标、介质编号、至少两个时刻电场、至少两个时ouble 型数据，如此可以计算得至少需要的内存为 170计算过程中一些临时值的存储，最基本的 FDTD 计算若采用 PO 方法目标进行计算则只需考虑到目标的，按照 PO 的计算原理最多不需要 1GB 的内存，而且计差，无法反应复杂物理结构散射信息。

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a) 二面角模型 b) 球体模型 c) 哑铃模型图 4-4 典型简单目标示意图4.3.2 时频混合方法仿真目标对于高阶自适应网格时频混合方法而言，其计算的目标相比于简单的目标有一定的复杂程度，因此首先采用如图 4-5所示的组合目标，材质均设为金属，其中哑铃放在平板中央，哑铃大小为31.8 0.5 0.5m，平板大小为35 5 0.5m。图 4-5 混合目标模型

【参考文献】