一种用于典型边缘RCS减缩的边缘接口设计方法

本发明涉及航空航天，特别涉及一种用于典型边缘rcs减缩的边缘接口设计方法，基于高斯曲面优化。

背景技术：

1、自二战以来，隐身技术已成为世界各大国的研究重点。隐身技术的核心就是尽量减小目标体的rcs，从而降低被敌方探测和发现的概率。隐身技术主要包括整形设计、雷达吸波材料或雷达吸波结构的应用、有源隐身和无源隐身。随着隐身技术的发展，整形设计和雷达吸波材料的应用，镜面反射、角体等强散射缘已经得到了有效控制，而边缘等表面电磁缺陷的散射控制成为当前隐身技术急需解决的问题。而且边缘是目标体以及电磁散射或辐射测试平台不可避免的组成部位，因此边缘散射的控制成为当前隐身技术发展的一个重点。

2、随着边缘隐身结构的发展，通过边缘隐身结构加载有效控制边缘散射是当前及未来边缘类表面电磁缺陷修复的主要方法，而边缘隐身结构加载所引入的接口必须进行整形优化设计，以满足边缘载体、接口和边缘隐身结构之间的完美匹配。

3、边缘散射控制的方法主要是通过整形以及吸波材料加载的方式进行，其中整形的方式最为简单直接，能够从散射状态直接控制边缘散射效应，通过调整边缘形态，可以有效减缩边缘的rcs。边缘锯齿化技术是边缘整形设计的重要案例。随着边缘隐身结构的发展和应用，边缘部位可以通过隐身结构加载进行边缘散射有效控制，但是，在进行边缘隐身结构加载时，与目标载体之间必然存在接口问题；接口外形优化设计是保障边缘隐身结构的边缘散射控制能力，利于边缘类表面电磁缺陷有效修复的一个重点。

4、而现有典型的接口优化就是楔形接口边缘，在接口边缘设计中，目标就是让边缘rcs值越小越好，其存在参数灵活度低、rcs减缩效果相对有限的问题。

技术实现思路

1、针对上述存在问题或不足，为解决现有接口边缘设计存在参数灵活度低、rcs减缩效果不佳的问题，本发明提供了一种用于典型边缘rcs减缩的边缘接口设计方法，基于高斯函数曲面优化。

2、一种用于典型边缘rcs减缩的边缘接口设计方法，包括以下步骤：

3、步骤1、首先给出基础高斯分布函数：

4、

5、其中为峰值，μ为分布平均值，σ为标准方差，x为函数自变量，π为圆周率，e为自然对数函数的底数。

6、为推导到更一般的情况，广义的一维高斯函数可写为：

7、

8、其中h，b，c，d为该函数的固定参数，决定了函数图像在坐标轴中的形状与位置。

9、步骤2、给出边缘侧轮廓线起始点坐标及起始点所在位置处的切线斜率：

10、1)起点为坐标原点(0，0)，其位置切线斜率k0。

11、2)终点为(l，-h0)，其位置切线斜率k1。

12、其中l代表轮廓线横向长度，h0代表轮廓线纵向高度，k0由实际情况下与起点相接处的切线斜率所决定，k1由终点所在切线斜率确定。

13、(2)式的导函数为：

14、

15、其起始点区间内轮廓线方程概率密度为：

16、

17、将1)和2)中的初始条件带入(2)、(3)式中，可以得到：

18、

19、步骤3、将步骤2中(5)式方程组进行简化可得：

20、

21、

22、

23、

24、通过(6)式可以求得d，将d带入(7)式可以求得c，将d与c带入(8)式可以求得h和b的值。至此，所有未知数求取完毕，可以得到式(2)的完整表达以及式(4)的概率密度。

25、步骤4、得到完整表达式之后，即可在建模软件中根据起始点输入曲线表达式，从而得到曲面侧轮廓线，再通过拉伸轮廓线即可建立完整的高斯曲面。

26、步骤5、用步骤4建立的高斯曲面代替原有的边缘曲面，通过仿真模拟得到改变后的边缘rcs。

27、进一步的，为了得到更优的效果，可以通过调整实际模型的参量l、h0、k0和k1来达到控制高斯函数表达式中的h、b、c和d四个参数，进而达到改变高斯曲面侧边轮廓所占概率密度，对其进行优化以得到更低rcs的高斯边缘曲面。

28、本发明通过利用高斯函数去构建一个高阶曲面，将原有边缘形态改变，从而降低边缘散射的影响，通过公式的推导，得到高阶曲面侧轮廓线表达式，再根据实例建立模型进行优化，再进行仿真模拟，并验证得到该方法在电磁波水平极化下的大角度范围内对于边缘散射有较好的减缩性能。

29、综上所述，本发明利用高斯曲面对边缘进行整形，从而减小边缘散射效应，并且可以通过优化相关参数来得到应用需求下的优解。通过仿真模拟与应用实测可知，利用本发明设计优化的接口边缘，能够有效的降低水平(hh)极化下的边缘rcs。本发明为降低边缘rcs提供了一种新的优化设计方案；且具有更高的参数灵活度，以及更佳的rcs减缩效果。

技术特征：

1.一种用于典型边缘rcs减缩的边缘接口设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述用于典型边缘rcs减缩的边缘接口设计方法，其特征在于：通过调整实际模型的参量l、h0、k0和k1来达到控制高斯函数表达式中的h、b、c和d四个参数，进而改变高斯曲面侧边轮廓所占的概率密度，优化得到更低rcs的高斯边缘曲面。

技术总结
本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种用于典型边缘RCS减缩的边缘接口设计方法。本发明利用高斯曲面对边缘进行整形，通过高斯函数去构建一个高阶曲面，将原有边缘形态改变，从而降低边缘散射的影响，通过公式的推导，得到高阶曲面侧轮廓线表达式；再根据实例建立模型进行优化，再进行仿真模拟，本发明方法在电磁波水平极化下的大角度范围内对于边缘散射有较好的减缩性能，能够有效的降低水平(HH)极化下的边缘RCS。本发明可操作性强，所需的计算资源小，易于实现，在微波隐身领域具有广泛的应用前景，值得推广。

技术研发人员：陈海燕,姚鑫,李冠亚,刘倩,邓龙江,梁迪飞,谢建良,周佩珩
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12