应用通用特征基函数法快速求解目标宽带RCS

【摘 要】提出了一种快速计算目标宽带RCS的有效算法。传统通用特征基函数法构造的特征基函数可以用于求解整个频段的电磁散射特性，但在求解低频点电磁散射特性时会加大计算的复杂度，从而增加RCS的求解时间。本文提出的一种基于通用特征基函数法的加速算法，该方法采用自适应计算技术降低了低频点的冗余计算。数值结果证明了该方法的有效性和精确性。

【关键词】通用特征基函数法;自适应计算;特征基函数宽带电磁散射特性;自适應计算

中图分类号： O441 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）04-0129-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.052

0 引言

通用特征基函数法[1]是精确预估目标宽带雷达散射截面的一种有效算法，该算法原理是通过改进基函数的产生方法从而重新构造特征基函数。

通用特征基函数法首先将目标划分为M个子域[2]，然后在待分析频率区间的高频点fh处建模，最后应用宽角度入射波激励照射各个子域。对于各个入射波激励，可通过公式（1）求得主要特征基函数[3]：

由于探究了各子域间的耦合效应[7]，GCBFs包含了更多的导体目标表面特征电流信息，大大地提高了GCBFs计算低频处RCS的精确度[8]。但是在待分析频率区间的高频率点处建模所得到的GCBFs要远大于在低频点处建模所得到的GCBFs数目。如果将高频点处得到的GCBFs应用于整个待分析频率区间，那么在低频点处求解导体目标RCS时将会带来大量冗余计算问题[9]。

1 自适应计算技术

为了降低低频处的计算复杂度，本文基于GCBFM提出一种自适应计算技术。该技术探讨了基函数数目随频率降低而减少这一规律，首先自适应将待分析频率区间切割为多个小区间，然后分别在各个小区间的最高频点处重新生成GCBFs，并基于此GCBFs计算该子区间的电流特征信息，最后将各个小区间的电流特征信息数据进行连合，从而计算出整个频率区间的宽角度RCS。对于确定的频率区间，自适应生成GCBFs的方法如下：

（1）设置起始频率点fL=fmin和fH=fmax;

（2）在起始频点fL、fH处分别生成GCBFs ，则目标所有基函数数目即为M个子域GCBFs的叠加和，表示为KL和KH。设σ=KLKH，若大于某一阈值ε（0<ε≤1），则可直接在[fL，fH]复用最高频点的GCBFs并计算出宽带RCS;若不满足条件，取fmid=（fH+fL）/2，针对子频段[fL，fH]和[fL，fH]继续执行步骤（2）直到满足阈值条件。

（3）将各个子频率区间计算得到的RCS数据进行连合，即可得到整个确定区间的宽角度RCS。

采用自适应技术生成各个子区间的GCBFs，可以得出低频区间GCBFs的数目显著降低。在求解低频区间RCS时大大缩短计算时间。

2 算例验证与结果

为探究本文方法的有效性和精确性。对15cm×15cm导体平板宽带RCS进行了计算。宽频带设置为100MHz～4GHz ，在4GHz对目标进行建模，在θ和φ方向上各设置8个平面波激励。整个目标分成4个子域，未知变量数为3224。应用自适应技术将给定频率区间自动分割为4个子区间，并在各个子区间构建GCBFs。与传统GCBFM相比的结果如图1所表示。表1列出两种方法在各个子区间生成GCBFs的数目以及RCS求解时间。根据图1和表1可以得出两种方法吻合度比较高，而采用自适应技术明显缩短的低频区间RCS的求解时间。

3 结论

本文提出了一种自适应算法。该算法根据基函数的数目随频率降低而减少的特点，将确定的频率区间自动分割成若干小区间并分别在各个小区间的高频点处重新生成GCBFs，基于此GCBFs计算该子区间的电流特征信息，最后将各个小区间的电流特征信息数据进行连合，从而计算出整个频率区间的宽角度RCS。数值计算结果表明，两种方法吻合度比较高，而采用自适应技术明显缩短的低频区间RCS的求解时间。

【参考文献】

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