改進(jìn)特征基函數(shù)法及其在電磁散射中的應(yīng)用.pdf

1、目標(biāo)的電磁散射是雷達(dá)探測(cè)、地質(zhì)勘測(cè)、遙感觀測(cè)等的信息來(lái)源，電磁散射特性的定量分析是這些應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行的主要依據(jù)，特別在軍事目標(biāo)的特性分析、識(shí)別及設(shè)計(jì)中尤為重要。而軍事目標(biāo)往往是一些電大尺寸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的目標(biāo)，因此如何獲得一種精確、高效分析電大復(fù)雜目標(biāo)電磁散射問(wèn)題的方法一直是計(jì)算電磁學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文在此背景下對(duì)矩量法的一個(gè)分支——特征基函數(shù)法進(jìn)行了研究。本文緊緊圍繞提高計(jì)算效率和節(jié)省內(nèi)存這兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，研究特征基函數(shù)法的加速技術(shù)以

2、及特征基函數(shù)法在目標(biāo)寬帶特性分析中的應(yīng)用。本文對(duì)特征基函數(shù)法的研究主要分為兩個(gè)部分，第一部分是對(duì)特征基函數(shù)法的改進(jìn)以及加速技術(shù)進(jìn)行研究;第二部分是特征基函數(shù)法應(yīng)用的拓展，主要介紹了將特征基函數(shù)法應(yīng)用到目標(biāo)寬帶電磁散射特性分析中。
　　在第一部分中，首先提出了一種加快特征基函數(shù)構(gòu)造以及縮減矩陣構(gòu)造的方法——快速偶極子法?？焖倥紭O子法通過(guò)轉(zhuǎn)換，將遠(yuǎn)組矩陣向量積轉(zhuǎn)換成聚集一轉(zhuǎn)移—發(fā)散的模式，大大減少了計(jì)算量，降低了內(nèi)存消耗。其次，針對(duì)傳

3、統(tǒng)快速偶極子法存在的不足，提出了一種改進(jìn)的快速偶極子法，并將改進(jìn)的快速偶極子法與特征基函數(shù)法結(jié)合，進(jìn)一步提高了計(jì)算精度和計(jì)算效率。最后，針對(duì)基于奇異值分解的特征基函數(shù)法在構(gòu)造特征基函數(shù)時(shí)，需要設(shè)置足夠多的入射波激勵(lì)，生成的特征基函數(shù)個(gè)數(shù)較多，特征基函數(shù)構(gòu)造時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，提出一種改進(jìn)的特征基函數(shù)法，該方法減少入射波激勵(lì)個(gè)數(shù)，對(duì)于每個(gè)平面波激勵(lì)，求出每個(gè)子域的主要特征基函數(shù)后，充分考慮子域間的耦合效應(yīng)，求出每個(gè)子域的次要特征基函數(shù)，最后將該

4、子域的特征基函數(shù)經(jīng)過(guò)奇異值分解，得到一組與激勵(lì)無(wú)關(guān)的最小完備特征基函數(shù)。由于改進(jìn)后的特征基函數(shù)法考慮到子域間的耦合作用，可以大大減少入射平面波激勵(lì)的個(gè)數(shù)，從而減少特征基函數(shù)的個(gè)數(shù)，減少特征基函數(shù)構(gòu)造時(shí)間;另外，應(yīng)用自適應(yīng)交叉近似算法加快求解次要特征基函數(shù)以及縮減矩陣的矩陣向量積運(yùn)算，提高了計(jì)算效率。
　　在第二部分中，主要研究特征基函數(shù)法在目標(biāo)寬帶電磁散射特性分析中的應(yīng)用。針對(duì)超寬帶特征基函數(shù)法在計(jì)算目標(biāo)寬帶RCS時(shí)，在低頻率點(diǎn)計(jì)