不同极化方式下复杂目标高频区的RCS计算

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1、2004年5月安徽大学学报C自然科学版)May2004第28卷第3期JournalofAnhuiUniversityNaturalScienceEditionVol.28No.3不同极化方式下复杂目标高频区的RCS计算匡磊!吴先良C安徽大学电子工程与信息科学系安徽合肥230039)摘要!通过图形电磁计算CGRECO)方法利用在安装了高性能的图形加速卡的微机上实时计算复杂目标的高频雷达散射截面CRCS)目标用非均匀有理B样条CNURBS)进行样条模拟由图形加速卡完成消隐和遮挡运算利用Phong光照模型着色渲染目标可见表面运用物理光学CPO)等效电磁流法C

2、MEC)增量长度绕射系数法CILDC)和物理绕射理论CPTD)计算目标高频区的雷达散射截面根据极化之间的转换关系分析了线极化和圆极化下的雷达散射截面计算结果与理论值进行比较效果令人满意关键词!电磁散射;雷达散射截面;图形电磁计算;圆极化中图分类号!TN971.+1文献标识码!A文章编号!1000-2162"2004#03-0043-07复杂军事目标的电磁计算在国内外的航空技术领域中备受重视也是现代化战争的关键技术之一从目标雷达散射特性建模的发展史来看有三个阶段:手工阶段-部件分解法;CAD阶段-面元法;可视化阶段-图形计算电磁学其中部件分解法是把一个复

3、杂目标分解为若干个典型体的电磁散射部件C如球柱锥板)用半经验的方法除去被遮挡住的部分求出每个未被遮挡部分的电磁散射场最后再将它们叠加在一起形成总场得到整个目标RCS显然这种方法求解出的雷达电磁散射特性有较大误差面元法是用很多小面元及棱边组成的多面体逼近目标的外形计算出每个面元和棱边的电磁散射场最后把它们的贡献叠加在一起得到整个目标的RCS但是这种方法需要存储的目标几何外形过大对求解成千上万个面元及棱边的遮挡工作十分困难且费时还会引入虚假的棱边效应C面噪声)图形电磁计算方法充用参数表面模拟目标外形减少了对计算机存储量的要求也消除了面元法由虚假棱边造成的噪

4、声能准确地模拟目标;充分利用了计算机硬件优势由图形加速卡完成最困难最费时的遮挡和消隐工作CPU只需完成电磁部分的计算从而大大提高了运算速度本文运用非均匀有理B样条CNURBS)曲面对目标进行几何建模同时利用OpenGL的光照模型对目标进行着色渲染可在屏幕上生成目标的彩色图像通过对每个象素点的颜色分量来求得该点的法矢再从深度缓存区中读取每个象素的深度值根据一定的坐标转换关系将计算机屏幕上的每个象素与实际目标面元一一对应起来根据象素之间的关系区分出目标的面元与棱边分别应用不同的电磁散射机制最后迭加每块面元和棱边对散射场的收稿日期!2003-12-03基金项

5、目!国家自然科学基金资助项目C60371041)安徽省教育厅重点科研基金资助项目C2002kj32)作者简介!匡磊C1980-)男安徽合肥人安徽大学硕士研究生;吴先良C1955-)男安徽亳州人安徽大学教授博士生导师.44安徽大学学报(自然科学版>第28卷贡献得到总的散射场并且通过分析不用极化方式下的转换关系分别求得了线极化和圆极化下的RCS值1目标几何建模本文采用的NURBS曲面其有理基函数表如下m7P(U>=diRia(U>;RWijNia(>Njl(U>jjliajl=m7i=0j=0WSNa(>NSl(U>=0S=0其中d为n>I控制矩阵W为权重

6、矩阵NN分别为l的第j个基函数和阶数为kijijjlia的第i个基函数采用双三次B样条插值曲面设给定的插值点Pi=01.I;j=ij01.n;未知控制点diji=01.I+2;j=01.n+2则B样条插值曲面方程可以写成:m+a-17+l-1P(U>=dijNia(>Njl(U>i=0j=0m+a-17+l-1即P(U>=CiNia(>其中控制顶点Ci(U>=diijNjl(U>i=01.m+a-1i=0j=0固定一参数v求出控制曲线上I+k个点C(U>这些点又作为控制顶点定义多个曲i面上以为参数的等参线由于对曲面的重建要求拟合后的曲面通过原始坐标型值

7、点从而必须针对型值反算其控制顶点下式中d'为u的控制顶点(i=01.I+k-1;j=ij01.n>7+a-1Sj(a+i>=d'jNa(a+j>=Piji=01.I;j=01.ni=07+l-1于是有diSNSl(Ul+j>=d'ijj=01.n;i=01.I+k-1=0先求得d'再解方程组求得d从而求得曲面控制顶点通过以上过程可以从工程图纸ijij中的剖面图恢复双三次B样条曲面建立三维物体几何模型利用NURBS曲面可以对复杂目标进行几何模型2目标图像的生成用非均匀有理B样条(NURBS>构成的目标几何外形只是每个截面的坐标点数据还[2需要利用Open

8、GL的图形函数将其生成真实的目标图像并显示在屏幕上OpenGL是由多家在计算机领域处于领导地位