基于MRTD与IPO混合计算的典型目标电磁仿真研究

论文摘要

现代遥感技术飞速发展,合成孔径雷达遥感图像的应用更加广泛。由于成像原理的不同,SAR图像与光学图像有很大差别,为了解决人工读取SAR图像的困难,需要对典型目标在不同情况下电磁散射特性进行分析与研究。在计算电磁学中,普遍被使用电磁计算方法为数值方法和高频近似方法,其中数值计算方法通过严格的建模迭代可以得到精确的计算结果,但需要大量计算资源,因此在针对电大尺寸目标时,会出现效率低,耗时长的问题。高频近似法则通过高频近似条件快速求得目标的散射数据,消耗较少的计算资源,但这是以降低计算结果精度为前提的。为了解决效率与精度的问题,本文研究了一种结合数值计算方法与高频近似法,充分利用它们各自的优点,针对电大尺寸目标混合的电磁仿真方法。时域多分辨方法（MRTD）是矩量法与多分辨技术的结合方法,具有二阶精度、理论采样间隔可达到Nyquist极限、能提供时域的直观结果等优点;迭代物理光学法（IPO）是物理光学法的改进算法,主要通过求解目标表面的小面元电磁流来获得整体的散射特性,是一种高频近似方法。高低频混合方法首先要依据目标的复杂程度划分成高、低频两个计算区域,然后在不同区域分别用MRTD方法和IPO方法进行电磁仿真,利用近远场外推技术得到目标远场数据。接下来根据基尔霍夫方程与近-近场外推技术,以高低频区域间的等效电磁流作为二次激励源,计算得到两区域相互影响的耦合场,最后叠加获得目标远场总散射场。分析仿真结果,对散射结果的定量比较验证了本文研究的高低频混合电磁仿真方法结果的准确性,实现了典型目标观察点处散射场的快速计算。由此本文所研究的方法在快速电大尺寸目标电磁仿真上有一定的实际意义与价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景及研究的目的和意义
•   1.2 国内外研究现状及分析
•     1.2.1 电磁仿真方法的研究现状
•     1.2.2 电磁仿真中混合方法的研究现状
•     1.2.3 研究现状总结
•   1.3 主要研究内容及论文结构
• 第2章 高低频电磁仿真方法理论基础
•   2.1 引言
•   2.2 时域有限差分法理论
•     2.2.1 时域有限差分方法基本方程
•     2.2.2 FDTD方法的离散特性
•   2.3 时域多分辨法理论
•     2.3.1 MRTD方法基本原理
•     2.3.2 吸收边界条件
•     2.3.3 总场-散射场边界条件
•   2.4 迭代物理光学法理论
•     2.4.1 迭代物理光学法原理
•     2.4.2 消隐遮挡判断
•   2.5 本章小结
• 第3章 基于MRTD与 IPO的高低频混合方法
•   3.1 引言
•   3.2 电大尺寸目标混合电磁仿真的必要性分析
•   3.3 时域低频计算区域方法
•     3.3.1 时域计算区方法的选择
•     3.3.2 近远场外推
•     3.3.3 基于MRTD方法的时域算法流程
•   3.4 高频计算区域方法
•   3.5 高低频混合方法电磁仿真
•     3.5.1 低频区对高频区耦合场
•     3.5.2 高频区对低频区耦合场
•   3.6 本章小结
• 第4章 基于MRTD与 IPO的高低频混合电磁仿真结果与分析
•   4.1 引言
•   4.2 典型目标建模
•     4.2.1 低频计算区典型目标建模
•     4.2.2 高频计算区典型目标建模
•   4.3 低频计算区与高频区单独仿真结果
•     4.3.1 常见激励源与仿真参数的确定
•     4.3.2 低频区仿真结果与分析
•     4.3.3 高频区仿真结果与分析
•   4.4 高低频混合方法仿真结果
•   4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王航

导师: 张腊梅

关键词: 电磁散射特性,方法,高低频混合方法

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: O441

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.001211

总页数: 76

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