(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211381204.5 (22)申请日 2022.11.06 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫20 0号 (72)发明人 何姿　赵敏　栾宇哲　丁大志　 樊振宏　顾鹏飞　孙永志　李由　 国少卿　孙胜　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 专利代理师 陈鹏 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 基于AWE技术的电大不确定外形金属目标的 新型电磁特性计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于AWE技术的电大不确 定外形金属目标的新型电磁特性计算方法， 首先 根据FEKO软件和NURBS技术建立模型， 将目标外 形的所有控制点坐标定义为外形矢量； 引入随机 变量， 改变目标外形； 然后将外形矢量引入到混 合场积分方程中， 通过把阻抗矩阵、 右边向量和 电流展开为泰勒级数的形式， 推导出电流矩矢量 的表达式； 将伪谱法应用至AWE中， 分别计算出矩 阵导数与矩矢量的乘积， 以及右边向量的导数， 进而计算出电流矩矢量； 通过联立泰勒级数和帕 德多项式， 计算出每次模型变化后的电流； 最终 结合电流和模型变化后的坐标信息计算雷达散 射截面积。 本发明能够大大缩短计算时间， 快速 计算电大 金属目标发生形变后的散射特性。 权利要求书4页 说明书8页 附图4页 CN 115510690 A 2022.12.23 CN 115510690 A 1.一种基于AWE技术的 电大不确定外形金属目标的新型电磁特性计算方法， 其特征在 于， 包括如下步骤： 步骤1、 利用FEKO软件和NURBS建模技术实现非合作金属目标的建模： 根据 NURBS技术建 立目标外形 可控的模型； 将所有控制点 坐标组合成一个行向量， 定义 为外形矢量； 步骤2、 建立关于外形矢量的混合场积分方程： 分别将关于外形矢量的阻抗矩阵、 右边 向量和电流展开为泰勒级数， 推导出电流矩矢量的表达式； 然后确定引入的外形矢量的变 化范围， 构造伪谱法中的D矩阵， 计算各阶矩阵导数矢量乘和右边向量的导数， 进而得到各 阶电流矩矢量； 建立泰勒级数和帕德多项式的等式， 推导出电流矩矢量与帕德多项式向量 系数的关系， 并进而计算出向量系数； 根据向量系数和外形矢量的随机变化量， 得到模型变 化一次后的电流； 步骤3、 根据模型改变后的坐标信息和对应的电流， 计算得到模型变化一次后的RCS； 根 据设定的采样次数， 利用基于AWE的扰动法计算出模型每一次变化后的RCS； 对采样多次的 RCS进行统计分析， 得到不确定 外形非合作金属目标的电磁散射特性。 2.根据权利要求1所述的基于AWE技术的 电大不确定外形金属目标的新型电磁特性计 算方法， 其特征在于， 步骤1中所述根据NURBS技术建立目标外形可控的模 型； 将模型所有控 制点坐标组合成一个行向量， 定义为外形矢量， 用 α 表示； α 展开为[α1, α2, α3,..., αn‑2, αn‑1, αn]， 其中， α1, α2, α3代表NURBS建模文件中第一个坐标点的x,y,z坐标； 先通过FEKO软件建立初始目标模型， 此时未引入随机变量Δα； 将该模型导入犀牛软件 中重建， 包括重新设置控制点的坐标和建立 曲面两个过程， 最终得到构成曲面的各控制点 以及不同控制点的坐标； α0表示原始模型的外形矢量， αs表示外形矢量中的任意元素， 即任 意点的任意 坐标； , 通过给外形矢量α引入随机变量Δα来灵活的改变目标外形； Δα为变化量的范围， Δα ＝[Δα1,Δα2,Δα3,...,Δαn‑2,Δαn‑1,Δαn]； 在含有α +Δα 的目标模型中， 根据入射电磁波 的波长， 对每个面分别设置u,v方向的剖分尺寸， 使用RWG基函数对模型进行面剖分； 通过 NURBS技术将目标表面剖分成若干个三角形， 基于RWG基函数建立混合场积分方程。 3.根据权利要求2所述的基于AWE技术的 电大不确定外形金属目标的新型电磁特性计 算方法， 其特 征在于， 剖分尺寸设置为小于波长的十分之一。 4.根据权利要求2所述的基于AWE技术的 电大不确定外形金属目标的新型电磁特性计 算方法， 其特征在于， 步骤2所述建立关于外形矢量α 的混合场 积分方程： 分别将关于外形矢 量的阻抗矩阵、 右 边向量和电流展开为泰勒级数， 推导出电流矩矢量的表达式； 然后确定引 入的外形矢量的变化范围， 利用伪谱法构造D矩阵， 计算各阶矩阵导数矢量乘和右 边向量的 导数， 进而 得到各阶电流矩矢量； 建立泰勒级数和帕德多项式的等式， 推导出电流矩矢量与 帕德多项式向量系 数的关系， 并进而计算出向量系 数； 根据向量系 数和外形矢量的随机变 化量， 得到模型变化 一次后的电流； 具体如下： 首先建立含有随机变量α 的金属目标CFIE的矩阵方程： Z( α )·I( α )＝b( α )        (1) 其中Z( α )为混合场积 分方程的阻抗矩阵， I( α )为表面电流， b( α )为右边向量； 混合场积 分方程表示 为电场积分方程和磁场积分方程的组合形式； 其中阻抗矩阵表示 为： Z( α )＝αc·ZEFIE( α )+(1‑αc)·ZMFIE( α )      (2)权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115510690 A 2αc为组合系数， 其取值为0到1之间； ZEFIE( α )和ZMFIE( α )分别为电场积分方程中 的阻抗矩 阵， 磁场积分方程中的阻抗矩阵； 混合场积分方程中右边向量表示 为： b( α )＝bEIFE( α )+bMFIE( α )      (3) 其中， bEIFE( α )为电场积分方程中的右边向量， bMFIE( α )为磁场积分方程中的右边向量； 混合场矩阵方程表示如下： [αc·ZEFIE( α )+(1‑αc)·ZMFIE( α )]·I( α )＝bEIFE( α )+bMFIE( α )    (4) 根据渐进波形估计理论， 将混合场积分方程的 阻抗矩阵和 右边向量展开为泰勒级数的 形式： 为外形矢量中第s个元素引入的随机变化量； k为对外形矢量求导的阶次， L 和M分别为帕德 多项式中分子、 分母的最高阶次； 电流表示 为电流矩矢量和外形变化 量乘积的形式： 通过匹配混合场积分方程中各阶变化 量， 得到电流矩矢量如下： m0＝Z‑1( α0)·b( α0)    (8) 建立帕德近似多 项式和泰勒级数关于电流的等式如下： ai和bj的表达式如下： 根据Chebyshev –Gauss–Lobatto插值方法， 在[α0‑Δα, α0+Δα ]范围内， 确定N+1个插值 节点， 每个节点表示 为αj， 其表达式如下： 根据伪谱法构造D矩阵， 计算右边向量的一阶导数表达式如下：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115510690 A 3