技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種快速分析電大尺寸導(dǎo)體目標(biāo)寬帶電磁特性的方法，尤其涉及一種快速分析寬帶rcs的算法。
背景技術(shù)：
：：電大目標(biāo)的寬帶電磁特性問題的分析一直受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，其在軍事領(lǐng)域也具有一定的意義。矩量法(methodofmoments,mom)將電/磁場積分方程轉(zhuǎn)化成矩陣方程，是計算目標(biāo)散射特性的有效途徑。但是傳統(tǒng)矩量法在分析寬頻帶問題時，電大尺寸目標(biāo)帶來的基函數(shù)數(shù)量龐大問題，導(dǎo)致其在每個需要計算的頻率點下的阻抗矩陣生成和矩陣方程求解都需要大量時間和內(nèi)存，其應(yīng)用受到很大的限制。近年來，國內(nèi)外學(xué)者提出了很多用于快速分析寬帶電磁特性的方法，主要有模型參數(shù)估計、漸進(jìn)波形估計、阻抗插值以及超寬帶特征基函數(shù)法。模型參數(shù)估計在2005年以前應(yīng)用較為廣泛，但近些年來其算法進(jìn)展緩慢，從事相關(guān)研究的學(xué)者也較少，可見其效率已難以滿足現(xiàn)今的需求；漸進(jìn)波形估計方法的分析過程中涉及到泰勒級數(shù)的展開，使得其算法實現(xiàn)的過程具有一定的復(fù)雜性；傳統(tǒng)的阻抗插值方法涉及到中間采樣頻率點的阻抗元素關(guān)于頻率的求導(dǎo)問題，其算法實現(xiàn)的過程同樣是復(fù)雜的；2011年東南大學(xué)周后型課題組通過在頻帶內(nèi)選擇四個采樣頻率點，從而避免了阻抗元素求導(dǎo)的過程，很大程度上降低了阻抗插值方法實現(xiàn)的復(fù)雜性，但其對于計算內(nèi)存的需求依然是龐大的；2012年r.mittra課題組提出利用超寬帶特征基函數(shù)(ultra-widebandcharacteristicbasisfunctions,ucbfs)的方法，由于ucbfs的引入，未知數(shù)的數(shù)量大幅度降低，有效地降低了矩陣方程求解的計算復(fù)雜度，求解時間和內(nèi)存也相應(yīng)減少，然而該方法需要在每個頻率點下都要經(jīng)過先求得阻抗矩陣再生成縮減阻抗矩陣的過程，其縮減阻抗矩陣生成的過程依然是低效率的。本發(fā)明基于r.mittra提出的ucbfs應(yīng)用理論，在需求頻帶的最高頻率建立模型并分塊生成特征基函數(shù)(characteristicbasisfunctions,cbfs)；基于小波理論，該cbfs包含了對應(yīng)分塊的所有特性，其可以被適用于較低頻率，則被稱為ucbfs；接著，根據(jù)任意兩個分塊之間的位置關(guān)系，將其分類為近、遠(yuǎn)場塊對，針對任一頻率點，利用不同的計算方式得到縮減阻抗矩陣并整合為縮減阻抗矩陣方程，再求解并分析散射特性。本發(fā)明提出遠(yuǎn)場塊對縮減阻抗矩陣的插值方法，相對于傳統(tǒng)的利用ucbfs分析電磁特性的方法，在犧牲少量內(nèi)存的情況下，大幅度縮減了縮減阻抗矩陣生成的時間；當(dāng)頻帶展寬時，需要計算的頻率更多，該方法的優(yōu)勢更為明顯。技術(shù)實現(xiàn)要素：：發(fā)明目的：為了解決分析電大尺寸導(dǎo)體目標(biāo)寬帶電磁特性時的計算效率不足問題，本發(fā)明提出了一種快速分析寬帶rcs的算法。該算法基于激勵無關(guān)的特征基函數(shù)方法，在生成縮減阻抗矩陣時，提出一種插值方式，在犧牲少量內(nèi)存的情況下，大幅度縮減了遠(yuǎn)場塊對縮減阻抗矩陣生成的時間，進(jìn)一步地提升了寬帶問題的分析效率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案實現(xiàn)的基本步驟如下：第一步：在寬頻帶的最高頻率點fh建立模型并剖分；第二步：基于激勵無關(guān)的特征基函數(shù)方法，在最高頻率點下，將目標(biāo)分塊并分類成近、遠(yuǎn)場塊對并基于每個分塊生成特征基函數(shù)；第三步：針對頻帶內(nèi)的任意頻率點fr，利用縮減阻抗插值方法直接生成遠(yuǎn)場塊對的縮減阻抗矩陣；第四步：針對所述任意頻率點fr，求出近場塊對縮減阻抗矩陣，并將每組塊對的縮減阻抗矩陣整合建立縮減矩陣方程，求解并計算得到rcs。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：利用ucbfs的理論，能夠大幅度縮減未知數(shù)的數(shù)目，從而實現(xiàn)矩陣秩和計算復(fù)雜度的降低，提升矩陣方程的求解效率；在縮減阻抗矩陣生成的過程中，提出一種縮減阻抗插值方式，有效的提升了遠(yuǎn)場塊對縮減阻抗矩陣的填充過程，進(jìn)一步降低了整體的計算效率。總體而言，利用ucbfs的方法是內(nèi)存需求最少且最快速的方法的寬帶分析方法；本發(fā)明在此方法的基礎(chǔ)上，略微犧牲了存儲內(nèi)存，卻大幅度縮減了縮減阻抗矩陣填充的時間，同時也有效的縮減了整體的計算時間，且該方法具有普適性。附圖說明：圖1是本發(fā)明方法的基本流程圖。圖2是本發(fā)明平面目標(biāo)分塊示意圖。圖3是本發(fā)明分析的導(dǎo)彈模型。圖4是本發(fā)明導(dǎo)彈模型按照0.5λh分塊時，在的寬帶單站rcs結(jié)果圖。圖5是本發(fā)明導(dǎo)彈模型的分解結(jié)果與使用ucbfs方法的分析結(jié)果之間的差值圖。具體實施方案：下面結(jié)合附圖對技術(shù)方案的實施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：本發(fā)明方法的流程如圖1所示：第一步：在寬頻帶的最高頻率點fh下，建立導(dǎo)體目標(biāo)的模型(如圖3所示)，并在模型表面用邊長為λh/10的三角形剖分，接著在每個相鄰的三角形面片對上定義rwg基函數(shù)；這里，λh是對應(yīng)于頻率fh的波長。第二步：基于激勵無關(guān)的特征基函數(shù)方法(characteristicbasisfunctionmethod,cbfm)，對于立體目標(biāo)，假設(shè)目標(biāo)被一個最小的長方體完全包圍，再將該長方體分為多個邊長為a的小立方體；同樣的，對于平面目標(biāo)，假設(shè)目標(biāo)被一個最小的矩形包圍，再將該矩形分為多個邊長為a的小正方形(如附圖2所示)；這里，a通常的取值有0.5λh，λh，1.5λh。第三步：上一步完成的所有分塊，任意一塊可以看作是源，也可同時看作是場；根據(jù)任意一對的場源關(guān)系，若這兩個分塊是相同或相鄰的，則被分類為近場塊對，否則被分類為遠(yuǎn)場塊對。第四步：根據(jù)激勵無關(guān)的特征基函數(shù)方法，基于每個分塊生成特征基函數(shù)(characteristicbasisfunctions,cbfs)；這里，定義ji(i＝1,2,3,...,nblock)為第i個分塊的特征基函數(shù)矩陣，其中nblock是分塊的總數(shù)目。第五步：利用縮減阻抗插值方法直接生成所有遠(yuǎn)場塊對的縮減阻抗矩陣，以任意頻率點fr∈[fl,fh]下，計算第i個分塊和第j個分塊組成的遠(yuǎn)場塊對的縮減阻抗矩陣為例，主要包括以下4步：①利用得到tk,k＝0,1,2,3，并將其代入到fk＝tk·fh+(1-tk)·fl，(2)從而得到四個采樣頻率fk,k＝0,1,2,3，并頻率標(biāo)準(zhǔn)化為xk＝fk/fh；其中，fl是寬頻帶的最低頻率；fh是寬頻帶的最高頻率；②計算得到四個采樣頻率下的縮減阻抗矩陣并將其進(jìn)行頻率修正其中，是頻率fk下的修正縮減矩陣；是虛數(shù)單位，di,j是第i個分塊和第j個分塊的塊中心距離；③針對頻率fr，將其頻率標(biāo)準(zhǔn)化為xr＝fr/fh，利用計算得到修正縮減阻抗矩陣其中，④將代入計算得到頻率fr下的縮減阻抗矩陣；這里的式(6)是式(3)的逆計算。第六步：計算生成所有近場塊對的縮減阻抗矩陣，以第i個分塊和第j個分塊組成的近場塊對為例，由計算得到縮減阻抗矩陣其中，zi,j為該近場塊對的阻抗矩陣，ji和jj分別是第i個分塊和第j個分塊的特征基函數(shù)矩陣，是ji的轉(zhuǎn)置。第七步：將每組塊對的縮減阻抗矩陣整合建立縮減矩陣方程，求解并計算得到該頻率點下的rcs。下面以一具體實例對本發(fā)明方法作進(jìn)一步說明：本發(fā)明以一個長度1.05m的導(dǎo)彈模型(附圖3)為例，計算頻帶是500mhz～3ghz，按照λh/10的間距離散剖分，得到13329個rwg基函數(shù)。這里，λh＝0.1m是頻帶的最高頻點3ghz所對應(yīng)的波長；在計算頻帶內(nèi)，計算頻率間距是50mhz，共有51個計算頻率點；各頻點下所有入射波的入射角度是極化方向是該算例中，模型按照邊長0.5λh的立方體分塊，特征基函數(shù)生成過程中的奇異值分解的截斷閾值ε＝10-4，選擇的四個采樣頻點分別為f0＝0.595ghz，f1＝1.2725ghz，f2＝2.23ghz，f3＝2.905ghz。表1給出了本發(fā)明方法及利用ucbfs方法的計算時間、需求內(nèi)存，利用原有內(nèi)存的4.55倍，實現(xiàn)了近80％的總時間縮減；圖4為其分析的數(shù)值結(jié)果，可以看出其結(jié)果是吻合的；圖5給出了兩種計算方法的數(shù)值(分析得到的rcs值的)插值的絕對值，可以看出其差值基本被控制在1.5db以內(nèi)，可以認(rèn)為是準(zhǔn)確的。該算例驗證了本發(fā)明的準(zhǔn)確性與適用性。表1方法ucbfs本發(fā)明生成ucfbs時間(min)3.93.9采樣點矩陣生成時間(min)--27.8所有頻點求解時間(min)434.561.3總時間(min)438.493.0總內(nèi)存(mb)532.22422當(dāng)前第1頁12