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原文传递体面剖分弹跳射线法分析金属介质目标瞬态特性的方法

专利名称：	体面剖分弹跳射线法分析金属介质目标瞬态特性的方法
摘要：	本发明公开了一种体面剖分弹跳射线法分析金属介质目标瞬态特性的方法。具体步骤如下：建立金属介质混合目标的几何模型，使用四面体单元对介质体进行体剖分，使用三角形单元对金属表面进行面剖分，用来拟合目标的几何外形；为了达到弹跳射线法的理想精度，对照亮区的表面三角形单元进行细分；用射线管模拟电磁波在介质体内和金属表面的传播，追踪射线的场强和路径；当射线离开目标时，计算每根射线的瞬态散射场并累加得到总的瞬态散射信号。本发明采用体面剖分的弹跳射线法可以用于计算亚毫米波段电大尺寸金属介质混合目标瞬态散射信号，避免了在亚毫米波段未知量大的问题，所需时间少，一次计算就可以获得宽频带的RCS。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京理工大学
发明人：	樊振宏;顾竹鑫;陈如山;丁大志
专利状态：	有效
申请日期：	2018-03-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201810208704.6
公开号：	CN110274920A
代理机构：	南京理工大学专利中心
代理人：	薛云燕
分类号：	G01N22/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N22
申请人地址：	210094 江苏省南京市孝陵卫200号
主权项：	1.一种体面剖分弹跳射线法分析金属介质目标瞬态特性的方法，其特征在于，步骤如下：步骤1，建立金属介质混合目标的几何模型，使用四面体单元对介质体进行体剖分，使用三角形单元对金属表面进行面剖分，剖分单元大小要能够拟合物体的几何外形；步骤2，对照亮区的表面三角形单元进行细分，细分后小三角形的边长为波长的1/4～1/6；步骤3、将细分后的小三角形看作是一系列的射线管，追踪射线的场强和路径；步骤4、当射线离开目标时，根据时域积分方程求出每根射线的时域散射场，并进行累加得到总的瞬态散射信号，从而得到目标的宽频带RCS。 2.根据权利要求1所述的体面剖分弹跳射线法分析金属介质目标瞬态特性的方法，其特征在于，步骤3所述将细分后的小三角形看作是一系列的射线管，追踪射线的场强和路径，具体包括： (1)四面体内的路径追踪：因为每个四面体内的介质为均匀介质，射线管在均匀介质中沿着直线传播，所以射线在四面体中的路径为一条射线； (2)当射线照射介质分界面时，求出射线在介质分界面上的反射系数和透射系数，并求出反射方向和透射方向，然后继续对反射射线和透射射线进行路径追踪和场强追踪； (3)当射线照射到金属表面时，利用Snell定律追踪反射射线的射线路径和时域场强信号的变化。 3.根据权利要求2所述的体面剖分弹跳射线法分析金属介质目标瞬态特性的方法，其特征在于，步骤(1)所述四面体内的路径追踪，具体如下：因为每个四面体内的介质为均匀介质，射线管在均匀介质中沿着直线传播，所以射线在四面体中的路径为一条射线；当射线穿入一个四面体时，设该四面体四个顶点为射线在四面体内的入射点为射线传播的方向矢量为则射线所在的直线方程为：要求射线穿出四面体时的交点，首先要求出射线从四面体穿出的所在面，三个候选面分别为对应的法向量分别为由此得： t表示从出发，沿着射线传播的方向矢量到候选面所走过的距离，为射线传播方向的单位矢量；当t为负数时，表示沿着射线传播的反方向所走过的距离；取t1,t2,t3中最小的正值t0所对应的面即为射线从四面体穿出的面，同时得到穿出点的坐标为： 4.根据权利要求2所述的体面剖分弹跳射线法分析金属介质目标瞬态特性的方法，其特征在于，步骤(2)中所述求出反射方向和透射方向，具体如下：一束相位矢量为幅度矢量为的非均匀电磁波从介质1进入到介质2，设分界面的法向量为和之间的夹角为θ1，和之间的夹角为与之间的夹角为ρ1，同理，和分别表示在介质2中透射波的幅度矢量和相位矢量，和之间的夹角为θ2，和之间的夹角为与之间的夹角为ρ2； θ2和表示为式中式中，介质i中的本征传播常量，只和介质的本身特性有关，表示为： εri,μri为介质i的相对复介电常数和磁导率，定义γ1t为：从而得到反射方向和透射方向。 5.根据权利要求2所述的体面剖分弹跳射线法分析金属介质目标瞬态特性的方法，其特征在于，步骤(2)中所述求出射线在介质分界面上的反射系数和透射系数具体为：当电磁波传播到两种介质的交界面处时，电场分解为水平和垂直极化分量，此时反射电场为：其中，是入射电场，是垂直极化方向单位矢量，是水平极化方向单位矢量；R⊥和R//分别是垂直极化和水平极化反射系数；透射电场为：其中，T⊥和T//分别表示垂直极化和水平极化透射系数；垂直极化的反射系数和透射系数表示为：平行极化波的反射系数和透射系数为：式中，ε1,μ1和ε2,μ2分别为介质1中和介质2中的相对介电常数和磁导率。 6.根据权利要求2所述的体面剖分弹跳射线法分析金属介质目标瞬态特性的方法，其特征在于，步骤(3)中所述当射线照射到金属表面时，利用Snell定律追踪反射射线的射线路径和时域场强信号的变化，具体如下：在介质和空气界面上计算等效的表面电磁流，根据Huygen原理，等效电流J和等效磁流M表示为：当射线照射到介质表面时，不仅会存在感应电流，而且会存在感应磁流，所以射线管的远场散射场表示为：式中，和分别表示感应电流和感应磁流：其中，为观察点位置矢量，为目标表面任一面元的位置矢量，r为面元到观察点的距离，为目标表面面元的单位法矢量，分别为物体表面总电场和总磁场，为时间延迟，为射线第一次与目标相交的位置矢量，为入射方向单位矢量，为观察方向单位矢量，表示在介质中传播时所引起的幅度的衰减，表示在介质中传播时所引起的相位的变化，n表示在传播过程中穿行四面体的个数，li表示在第i个四面体中穿行的距离，αi表示在媒质i的电磁波传播的幅度矢量的模，βi表示在媒质i的电磁波传播的相位矢量的模，ρi中表示在媒质i的电磁波传播的幅度矢量和相位矢量的夹角，*表示卷积，F-1表示逆傅里叶变换。
所属类别：	发明专利