RCS计算方法11.docx

精品word学习资料可编辑航空宇航学院RCS的运算方法名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院内容提要目标RCS精确解法 矩量法高频区目标 RCS近似运算方法– 几何光学法– 物理光学法– 几何绕射理论– 物理绕射理论名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院目标RCS精确解法名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑波动方程边界条件名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑2Ek2E0n(E1E2 )02Hk2H0nn(H1(D 1H 2 )D2 )0sn(B1B2 )0限制 求解上述方程必需要使物体表面与某一个可分别的坐标系相吻合， 也即有严格级数解可以利用时，波动方程才能有严格的解析解；但只有少数几种形体能中意这种要求；名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院目标RCS精确解法球的后向散射雷达散射截面22n n 1n 1 ( 1) ( 2 )(bn an )名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院矩量法把握方程–Stratton-Chu积分方程名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑E s s[i.(n H ) (.n E ) (.n E ) ] ds名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑H s s[i (.n E ) (n.H ) (n.H ) ] ds名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑矩量法航空宇航学院名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑求解思路– 将积分方程写成带有积分算符的符号方程 ;– 将待求函数表示为某一组选用的基函数的线性组合并代入符号方程 ;– 用一组选定的权函数对所得的方程取矩量，得到一个矩阵方程或代数方程组 ;– 求解代数方程组； 特点–精度较高–在目标外部轮廓取样时，间隙不得超过波长的 1/5左右；–当目标尺寸与波长相比很大时，取样数量特别庞大–主要用于低频区和谐振区的散射问题；名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院高频区目标 RCS近似运算方法依据– 大多数探测雷达的波长都远远小于飞行器的特点尺寸；– 在高频区复杂目标的散射场可看作各个散射源产生的散射场的综合； 方法–几何光学法–物理光学法–几何绕射理论–物理绕射理论名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑几何光学法航空宇航学院名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑 概念– 当电磁波波长与目标尺寸相比很小时，可以近似地用几何光学的观点来争辩物体上电磁波的散射现象；– 几何光学法是一种射线追踪方法，波长被认为是无限小，能量沿着瘦长管（射线管）传播；– 电磁波照射到表面光滑的良导体目标时，其后向散射并不发生在整个表面上，而发生在一些很小的面元上，这些元面切平面垂直于入射线；名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑几何光学法航空宇航学院名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑运算依据几何光学法的假设和 RCS定义， RCS运算公式1 2名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑争辩几何光学法名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑– 目标RCS只取决于反射点的主曲率半径，运算公式特别简洁– 第一要找到镜面反射点，然后求出该点的主曲率半径 ρ1和ρ2，即可得到RCS值；–只能用于双曲表面目标 RCS的运算–球的RCS运算公式为： 运算结果与精确解法一样名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑物理光学法航空宇航学院名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑物理光学法的动身点是散射问题的 Stratton-Chu积分方程名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑E s s[i.(n H ) (.n E ) (.n E ) ]ds名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑H s s[i (.n E ) (n.H ) (n.H ) ]ds名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑 通过一些近似假设，将积分方程进行简化，将散射问题的积分方程简化为散射体表面的近似积分问题；高频条件远场近似切平面近似名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院高频条件 假如照射到目标的入射波波长比目标的尺寸小得多时，那么可以把入射波近似看作跟光线一样，认为射线照不到的地方，目标表面各点的场强为零；射入 照波 阴射 场区 影 强区 为零名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院远场近似 假如目标表面上任一点到观看点Ｐ的距离Ｒ远远大于目标的尺寸，就格林函数的梯度可简化为iks.eikR其中 4 R名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院切平面近似Stratton-Chu积分方程右端包含有总场，为使方程简化成定积分问题，应将方程中右端的总场用入射场来表示； 为了将入射场与散射场联系起来，假设目标表面上的任一点及其邻近表面曲率半径比波长大得多，依据平面波在无穷大平面上电磁边界条件，对于理想导体表面，入射场与散射场的关系为n. E n. (E i E s ) 0n. H. 2n. H s名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院基于物理光学法的散射场运算公式基于三个近似条件，散射场运算公式名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑s j ejk0 Ri i jk0 s. r 名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑E [(n. H ) s. (n. H )s.]e2 R s1ds名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑s jk0e jk0 Ri jk0 s. r 名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑1E 2 R s[(n. H ) s.eds 名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑这是一个定积分运算式名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院用物理光学法运算平板 RCS名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑4 A2cos2[ sin(2ka sin ) 2A为平板面积名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑2 2ka sin ]名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院用物理光学法运算平板 RCS结果争辩– 当入射方位 ф在平板法线邻近时，运算结果与试验值吻合得很好；– 当入射方位 ф编离平板法线方向较大时（当 θ＞ 30），运算结果与试验值误差较大， ф角越大，误差越大； 其缘由是：当入射方向与平板法线方向偏离较大时， 此时平板的电磁散射机理主要是平板的边缘绕射，而物理光学法并没有考虑边缘绕射现象；名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院几何绕射理论 几何光学法和物理光学法不能用来解决边缘绕射的问题；Keller等人提出应在光学中所用的入射线，反射线和折射线概念的基础上引入绕射线的概念，并建立了一套新的运算散射场的方法，即几何绕射理论；名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑几何绕射理论航空宇航学院名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑 绕射场是沿绕射射线传播的，绕射射线所形成的圆锥面称为Keller锥；– 当入射线与边缘垂直时，圆锥面退化为与边缘垂直的平面圆盘； 在高频区时绕射和反射一样是一种局部现象；– 也就是说绕射只取决于散射体绕射点邻域内的物理特性和几何特性，这可以称之为局部原理； 离开绕射点后的绕射线仍遵循几何光学的定律，即在绕射射线管中能量是守恒的；名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院几何绕射理论运算过程 第一必需找出这样的边缘单元，它们在局部的Keller锥上的一条母线贯穿远区场的观看点； 设想在整个目标的边缘上可建立起多个小 Keller锥，在运算中只需包含那些朝向观看点方向的Keller锥的边缘，而忽视全部的其它边缘； 将到达观看点的全部射线的散射场进行叠加；名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院几何绕射理论运算公式名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑E//d D s E//ie jkRR(2 / n) sin( / n) 名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑其中 D scoscoscos n cos n名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑(8 j k ) sin 0 n nn 2 /是内劈角是入射线与边缘之间的夹角名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院用几何绕射理论运算平板 RCS在ф＜８０ 范畴，运算值与测量值吻合得很好；名师归纳总结——欢迎下载精品word学习资料可编辑航空宇航学院几何绕射理论的特点优点– 补偿了几何光学法和物理光学法没有考虑边缘散射现象的缺陷；–运算公式简洁，绕射线的物理意义直观缺点– 只能用于求 Keller锥母线上的散射场，不能用于运算其它方向的散射场；– 绕射系数Ｘ和Ｙ分别沿阴影边界和反射是奇值； 当θ＝９。