一种电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法

本发明属于电磁散射特性分析，特别是涉及一种电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法。

背景技术：

1、在分析电大尺寸目标电磁散射特性时(例如飞机、导弹、坦克、天线阵列等)，现有解决方法是将待分析目标剖分为多个较小的块，对每个块求得特征模基函数后，再将多层快速多极子法、自适应积分法等算法与特征模基函数法相结合减少矩阵向量积运算，但是这些方法并没有改善缩减矩阵条件数，提高缩减矩阵方程迭代求解的收敛速度。因此这类方法在分析电大尺寸目标电磁散射特性时，计算效率低，耗时比较长，严重阻碍该方法在目标电磁特征分析、电磁兼容、天线设计及优化等方面的应用前景。

2、特征模基函数法(cmbfm)基于区域分块原理，将目标分为多个较小的块，并对每个块向外扩展，计算出每个扩展块的自阻抗矩阵。根据导体目标的特征模理论，构建每个块上的广义特征值方程，并根据模式显著性设置阈值条件，求解出符合阈值条件的有效模式作为特征模基函数(cmbfs)，最后构造一个降阶的缩减矩阵，通常可以采用直接法求解。但是随着目标电尺寸的增大，cmbfs数目不断增加，缩减矩阵维数会变得越来越大，采用直接法求解缩减矩阵方程非常困难。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法，包括以下步骤：

3、将待分析的导体目标划分为若干块，对每块进行扩展，获取自阻抗矩阵；

4、基于所述自阻抗矩阵获取新特征模矩阵；

5、基于所述新特征模矩阵，采用伽略金法构建缩减矩阵；

6、基于所述缩减矩阵获取所述导体目标的表面电流；

7、基于所述表面电流进行电磁散射特性分析。

8、可选地，基于所述自阻抗矩阵获取新特征模矩阵的过程包括：

9、基于所述自阻抗矩阵，根据导体目标的特征模理论构建特征值方程；

10、基于所述特征值方程获取特征值以及特征值对应的特征向量；

11、对所述特征向量的扩展部分进行去除，获取未扩展特征模；

12、对所述未扩展特征模进行填充，获取填充矩阵；

13、对所述填充矩阵进行标准化处理，获取所述填充矩阵的协方差并构造协方差矩阵；

14、基于所述协方差矩阵获取主成分矩阵，基于所述主成分矩阵获取所述新特征模矩阵。

15、可选地，所述特征值方程如下所示：

16、

17、其中，xi和ri分别为自阻抗矩阵的虚部和实部，λi为特征值，为λi对应的特征向量。

18、可选地，基于所述特征值方程获取特征值以及特征值对应的特征向量的过程包括：

19、基于模式显著性设置阈值，根据设置的阈值获取特征值以及特征值对应的有效模式特征向量。

20、可选地，所述填充矩阵的维数为n×p，其中n为特征模的个数，p为未扩展的未知数数目。

21、可选地，所述协方差矩阵如下所示：

22、

23、其中，ci为协方差矩阵，n为特征模的个数，qi为填充矩阵，t表示转置。

24、可选地，基于所述协方差矩阵获取主成分矩阵的过程包括：

25、采用奇异值分解获取所述协方差矩阵的特征值及特征向量；

26、通过设置阈值对所述协方差矩阵的特征值进行截断；

27、将所述协方差矩阵的保留特征值进行填充，获取所述主成分矩阵。

28、可选地，基于所述缩减矩阵获取所述导体目标的表面电流的过程包括：

29、对所述缩减矩阵进行不完全lu预处理；

30、采用迭代法对预处理后的缩减矩阵进行求解，获取系数矩阵；

31、基于所述系数矩阵获取所述导体目标的表面电流

32、本发明的技术效果为：

33、本发明应用带阈值的主成分分析技术之后，不仅减少了特征模的个数，且得到新的特征模基函数之间的正交性更好。应用伽略金法构造的缩减矩阵条件数得到优化，缩减矩阵方程迭代求解的收敛速度可以显著加快，提高了特征模基函数法分析电大尺寸目标电磁散射问题的能力。

技术特征：

1.一种电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法，其特征在于，基于所述自阻抗矩阵获取新特征模矩阵的过程包括：

3.根据权利要求2所述的电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法，其特征在于，所述特征值方程如下所示：

4.根据权利要求2所述的电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法，其特征在于，基于所述特征值方程获取特征值以及特征值对应的特征向量的过程包括：

5.根据权利要求2所述的电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法，其特征在于，所述填充矩阵的维数为n×p，其中n为特征模的个数，p为未扩展的未知数数目。

6.根据权利要求2所述的电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法，其特征在于，所述协方差矩阵如下所示：

7.根据权利要求2所述的电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法，其特征在于，基于所述协方差矩阵获取主成分矩阵的过程包括：

8.根据权利要求1所述的电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法，其特征在于，基于所述缩减矩阵获取所述导体目标的表面电流的过程包括：

技术总结
本发明公开了一种电大尺寸导体目标的电磁散射特性分析方法，步骤包括：将待分析的导体目标划分为若干块，对每块进行扩展，获取自阻抗矩阵；基于所述自阻抗矩阵获取新特征模矩阵；基于所述新特征模矩阵，采用伽略金法构建缩减矩阵；基于所述缩减矩阵获取所述导体目标的表面电流；基于所述表面电流进行电磁散射特性分析；本发明应用带阈值的主成分分析技术，不仅减少了特征模的个数，且得到新的特征模基函数之间的正交性更好。应用伽略金法构造的缩减矩阵条件数得到优化，缩减矩阵方程迭代求解的收敛速度可以显著加快，提高了特征模基函数法分析电大尺寸目标电磁散射问题的能力。

技术研发人员：聂文艳,王仲根,郭飞,孙玉发
受保护的技术使用者：淮南师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16