基于通用特征基函数法的电大复杂目标宽带电磁散射特性研究

To deal with the problems of low efficiency of the construction of the universal characteristic basis functions, redundant computation and poor accuracy at the lower frequency points when using the universal characteristic basis function method in analyzing the wide band electromagnetic scattering characteristics. In this project, we focus on enhancing the computational efficiency, reducing the memory requirements and cutting down the redundant computation to improve the ability of analyzing the wide band electromagnetic scattering characteristics of electrically large and complex targets by using the universal characteristic basis function method. The accuracy at the lower frequency points and the redundant computation are improved by the new construction of the universal characteristic basis functions. Also the adaptive cross approximation LU decomposition and adaptive cross approximation algorithms are used to accelerate the construction of the characteristic basis functions and the solution of the reduced matrix equation. Research results will provide theoretical guidance for the research of the new broadband segment stealth materials, the design of the wide band radar and the ultra-wide band radar, so it has important research significance.

针对通用特征基函数法在分析目标宽带电磁散射特性时，存在通用特征基函数构造效率低、低频率点存在冗余计算以及计算精度差等缺点，本项目紧紧围绕提高计算效率、降低内存需求和减少冗余计算这几个关键技术，提高通用特征基函数法分析电大复杂目标宽带电磁散射问题的能力。项目对通用特征基函数的构造进行改进，减少低频率点的冗余计算，提高低频率点的计算精度；并且结合自适应交叉近似分块LU分解算法、自适应交叉近似算法加快通用特征基函数构造以及缩减矩阵方程求解。研究成果为新型宽频段隐身材料的研究，宽带雷达和超宽带雷达的设计提供理论指导，具有重要的研究意义。

通用特征基函数法是快速分析目标宽带电磁散射特性的有效方法之一，但传统通用特征基函数法在分析目标宽带电磁散射特性时，存在通用特征基函数构造效率低、在低频率点存在冗余计算以及计算精度差等缺点，项目紧紧围绕提高计算效率、降低内存需求和减少冗余计算这几个关键技术，研究通用特征基函数法分析电大复杂目标宽带电磁散射问题。针对传统方法在低频点计算精度差的问题，项目提出了一种新的通用特征基函数构造方案，该方案基于Foldy-Lax方程理论，充分考虑子域间的耦合效应，有效地提高了低频点的计算精度；其次为了减少通用特征基函数数目，项目提出一种基于奇异值分解技术的激励压缩技术，有效减少了基函数数目，提高了基函数构造效率。针对在低频率点的冗余计算问题，项目提出了一种通用特征基函数的自适应构造方法，有效地减少了低频段的冗余计算；同时为了提高单个频点缩减矩阵的构造效率，项目提出通用特征基函数法结合渐近波形估计技术、模型参数估计技术以及最小二乘拟合等方法，有效地避免了对每个频率点缩减矩阵的构造。对缩减矩阵的快速构造及求解，项目提出应用自适应交叉近似分块LU分解算法、自适应交叉近似算法以及奇异值分解技术加快缩减矩阵构造以及求解。项目应用改进后的通用特征基函数法对一些电大复杂目标的宽带电磁散射特性做了分析，研究成果为新型宽频段隐身材料的研究，宽带雷达和超宽带雷达的设计提供理论指导，具有重要的研究意义。项目发表学术论文17篇，其中SCI、EI收录11篇，申请发明专利1项，参加国内、国际学术会议9人次，邀请国内外学者作学术报告2人次，培养硕士生6名。