复杂目标电磁散射精确建模的高阶快速多极子方法

实现复杂目标电磁散射的高效求解对于雷达系统设计与雷达目标识别具有十分重要的意义。复杂目标电磁散射的高效求解包含两方面的含义。第一：能够在有限的计算机资源条件下实现目标散射特性的精确建模与计算，计算结果应与测量值吻合，具有较高的精度。第二：在上述前提下，实现较快速的分析与计算。所以，寻找一种严格、高效、精确的分析手段已成为散射研究的重点目标。 本文采用基于高阶矩量法的快速多极子方法（FMM）及多层快速多极子方法（MLFMA）计算复杂目标的电磁散射。该法与低阶方法相比，所需未知量更少，所需存储更少，同时保持了计算结果高精度，具有高阶的收敛性等优点。本文给出了基准目标如导体球、杏仁核、双橄榄体等的后向散射结果，这些结果均与测量值吻合很好，充分说明了本文方法的高效性。 本文首先系统地阐述了作为整个课题研究的基础—矩量法的关键技术，例如目标体的几何建模，基函数和权函数的选择，积分方程奇异积分的处理等。 接着，分别详细介绍了高阶方法的两个方面：高阶几何建模和高阶基函数。研究了几种常用的高阶贴片单元和高阶基函数。针对复杂三维导体目标电磁散射问题，本文采用曲面三角形贴片模拟散射体表面，结合高阶插值散度共形基函数进行分析。文中分析了各种典型的三维导电目标的电磁散射，取得了较好的计算效果，证明了方法和程序的正确性。 最后，在上述研究基础上，针对高效求解复杂目标电磁散射的问题研究了复杂度分别为和的快速多极子方法以及多层快速多极子方法。全面阐述了快速多极子和多层快速多极子方法的基本原理。深入的剖析了如何将其应用于高阶矩量法。