【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于分層介質中目標的電磁建模，涉及一種平面多層介質中介質目標的散射場求解方法，具體提供一種基于分層介質格林函數的平面多層介質電磁散射建模方法。
技術介紹
1、平面分層介質模型是一種縱向分層的非均勻介質的簡化模型，廣泛應用于平面天線或電路設計、探地雷達和測井等領域，該模型能夠對目標及其所處的復雜環境進行有效的綜合建模。相較于均勻介質或自由空間，分層介質中的電磁散射問題更為復雜，采用傳統的矩量法直接求解時，會產生大型的稠密矩陣方程；隨著問題規模的增大，使用常規的rwg基函數進行離散化處理時，系統的未知量會顯著增加，導致計算時間和內存資源的大量消耗。
2、高階方法通過使用較大尺寸的曲面單元來離散目標，提供了比平面三角形更好的擬合效果，從而減少了單元數和未知量數量。在處理復雜電磁目標時，根據不同的幾何形狀采用不同尺度的網格進行劃分，這樣得到的系統矩陣往往是病態的，常規迭代方法在求解此類矩陣時面臨收斂速度滿、精度低甚至不收斂的問題。高階疊層矢量基函數具有高度的靈活性，可以根據網格單元大小自適應選擇基函數的階數，更加有效地實現復雜目標的電磁建模；然而，在實際工程應用中，常涉及分析目標的單站電磁散射特性，即多右端項問題；迭代求解方法需要為每個右端激勵向量重新迭代，導致計算效率低下。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基于分層介質格林函數的平面多層介質中介質目標電磁散射快速計算方法，用以解決在分層介質中分析目標的電磁散射特性時系統未知量個數多、計算效率低下的問題；
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：
3、一種基于分層介質格林函數的平面多層介質電磁散射建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
4、s01：對平面多層介質(plm)中的介質目標進行網格剖分，得到網格信息；
5、s02：根據網格信息，采用空間列表與插值方法計算分層介質格林函數(lmgf)；
6、s03：根據分層介質格林函數，采用矩量法求解介質目標的表面積分方程，構建目標電流與磁流的矩陣方程；
7、s04：應用改進的疊層非對角低秩矩陣方法(m-hodlr)求解矩陣方程，得到介質目標的表面電流與表面磁流，根據表面電流與表面磁流計算得介質目標散射場。
8、進一步的，步驟s01的具體過程為：
9、s011：采用曲面三角形網格對介質目標的表面區域進行離散。
10、進一步的，步驟s02的具體過程為：
11、s021：讀取介質目標的網格信息，同時設置插值所需的采樣點數與插值間隔；
12、s022：根據采樣點數與插值間隔得到插值節點的空間坐標，并計算對應插值節點位置的lmgf；
13、s023：判斷場點與源點是否位于同一介質層，若處于同一介質層，則執行二維空間列表與插值，否則，執行三維空間列表與插值；
14、s024：利用拉格朗日插值法(lim)，計算待插值點處的lmgf。
15、進一步的，步驟s03的具體過程為：
16、s031：基于面等效原理得到目標的表面積分方程，以等效面電流與等效面磁流代替plm中的介質目標；
17、s032：對等效面電流與等效面磁流進行離散化，選取高階疊層矢量基函數展開待求解的表面電流與表面磁流；
18、s033：采用伽遼金匹配方法，選取步驟s032中的高階疊層矢量基函數作為權函數，構建plm中介質目標的矩陣方程；
19、s034：利用步驟s02得到的lmgf計算矩陣方程中的阻抗矩陣與右端向量的元素值。
20、進一步的，步驟s04的具體過程為：
21、s041：根據基函數所處空間位置，利用二叉樹法對基函數組進行分組和排序，由此得到矩陣方程中阻抗矩陣的疊層結構h-matrix；
22、s042：判斷劃分后處于非對角位置的矩陣塊是否滿足擴展相容性條件，對于滿足條件的矩陣塊進行aca低秩壓縮，而對于不滿足條件的矩陣塊進行下行分割，直至分割至葉子層；對葉子層非對角矩陣塊直接進行aca低秩壓縮，而對對角矩陣塊進行滿秩填充；
23、s043：通過上行聚合將步驟s042中進行下行分割的矩陣塊重新聚合為單個矩陣塊，獲得更新后疊層結構h-matrix；
24、s044：利用smw(sherman-morrison-woodbury)公式求解阻抗矩陣的近似逆，將疊層結構的原矩陣分解為多個塊對角矩陣乘積的形式；
25、s045：將步驟s044獲得的阻抗矩陣的逆矩陣與右端向量相乘得到電流系數與磁流系數，由電流系數與磁流系數計算得到介質目標的表面電流與表面磁流，根據表面電流與表面磁流計算得介質目標散射場。
26、基于上述技術方案，本專利技術有益效果在于：
27、本專利技術提供一種基于分層介質格林函數的平面多層介質電磁散射建模方法，具有如下優點：
28、1)采用高階疊層矢量基函數替代傳統的rwg基函數，有效減少了未知量個數，降低了系統矩陣的維度，進一步提升了求解效率；
29、2)采用直接求解的計算方法，有效解決了常規迭代方法中病態矩陣難以收斂的問題；尤其對于多端口激勵問題，不需要重復計算，極大地提高了計算效率；
30、3)引入了m-hodlr方法來分析分層介質中目標的電磁散射問題，顯著降低了求解矩陣的復雜度，提高了大規模問題的求解效率，并減少了計算資源消耗。
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1.一種基于分層介質格林函數的平面多層介質電磁散射建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據要求1所述基于分層介質格林函數的平面多層介質電磁散射建模方法，其特征在于，步驟S01的具體過程為：
3.根據要求1所述基于分層介質格林函數的平面多層介質電磁散射建模方法，其特征在于，步驟S03的具體過程為：
4.根據要求1所述基于分層介質格林函數的平面多層介質電磁散射建模方法，其特征在于，步驟S04的具體過程為：
【技術特征摘要】
1.一種基于分層介質格林函數的平面多層介質電磁散射建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據要求1所述基于分層介質格林函數的平面多層介質電磁散射建模方法，其特征在于，步驟s01的具體過程為：
3....
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳涌頻，潘俊羽，劉楚釗，孫勝，胡俊，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
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