电磁散射与隐身技术导论课程大作业报告
学院：电子工程学院
专业：电子信息工程
班级： 0210**
学号： 0210****
姓名： ******
电子邮件：
日期： 2018 年 07 月
成绩：
指导教师：姜文
雷达目标RCS近远场变换
在现代军事领域中，隐身技术和反隐身技术是重中之重，研究隐身和反隐身技术就要研究目标的电磁散射特性。雷达散射截面（RCS）是评价目标散射特征的最基本参数之一，其计算和测量的研究具有重要意义。计算方法有解析方法，精确预估技术和高频近似方法等。根据测量方式的不同，可以分为远场测量、近场测量和紧缩场测量。远场测量在室外进行，虽然能直接得到目标RCS，但是条件难以满足(满足远场条件时，被测目标与天线间的距离非常大)，相比之下，在微波暗室中进行的近场测量由于采用缩比测量的方法更容易满足测试条件。相对于紧缩场测量，近场测量的精度更高，成本也有所降低，于是近场测量越来越成为研究的一个重点。近场测试到的雷达回波信号并不是工程中所关心的RCS，而如何由近场测量数据得到目标RCS，则是必须要解决的问题。
为了得到目标RCS，将目标等效为一维分布的散射中心，并忽略了散射中心与雷达之间的相互影响，忽略散射中心与测试环境之间的相互影响。根据雷达回波信号，研究了一种利用雷达近场数据来估计目标总的RCS的方法。推导了算法的具体过程，将研究重点放在了算法的核心——权重函数上。分别仿真了单站正视，单站侧视，对称双站，不对称双站几种情况下权重函数的特性，具体表现为不同参数对权重函数幅度和相位的影响。基于仿真结果，提出了用定标来求得权重函数的方法。并用不同尺寸的金属球作为实验目标，采用某一个金属球理论RCS 值来定标，求得权重函数之后，用此算法变换出目标的RCS，并与其理论值做比对，验证了算法的可行性。
一、雷达截面的研究背景、发展现状
隐身和反隐身技术作为现代战争中电子高科技对抗的重要领域，一直都是各国军事研究的重点，随着各种精确制导武器和探测系统研制成功，隐身技术和反隐身技术越发重要。在军事应用中，希望己方的武器隐身性能尽可能好，并且能尽可能的探测到敌方的隐身目标。这就是必须研究隐身技术和反隐身技术最主要的原因，隐身技术与反隐身技术都必须研究目标的雷达散射特性，隐身技术是让目标的散射尽可能的小，反隐身技术则是尽量能够接收到目标的回波信号，因此要研究隐身和反隐身技术就要研究目标的电磁散射特性。隐身技术和反隐身技术
最关心的指标——雷达散射截面RCS。雷达散射截面RCS是评价目标散射特征的最基本参数之一，是反映目标电磁特性的重要特征参数。
雷达散射截面RCS很长时间以来，一直都是电磁场理论研究的一个重要课题，当前对电大复杂目标RCS的分析尤为关注。我国从1980年开始研究包括吸波材料在内的隐身技术，目标整体或者部分的雷达散射截面分析，飞行目标(弹体，迹，飞行器等)的电磁散射特性。到现在，虽然取得了很大进展，但是和国外的技术相比，还是有很大的差距，需要更加深入的研究。其中，目标RCS的计算和测量一直都是研究的重点。RCS的测量，按照测试目标尺寸可以分为缩比模型测量、全尺寸目标测量。根据测量方式的不同，可以分为远场测量、紧缩场测量和近场测量。
RCS定义式中，测量散射场的点距离目标足够远，如果假设照射到目标上的入射波是平面波，那么测量点的散射场也就成为平面波。真正理想的平面波代表在平面内波的能量无限大，这是不存在的。
(1)在远场测量中，待测目标与测量点之间的距离要选得足够大，一般要满足远场条件，便可以将入射波和散射波近似地看作平面波。由于测量需要的空间很大，测量场地通常选在室外。但是这种方法存在很多问题，在室外测量，要受到天气的影响，如(雨、雪、大风)都会影响测量，地面反射等问题也使测量变得更加复杂。
(2)紧缩场测量，是利用平面波发生器(常用抛物面天线)把馈源辐射的球面波转换成平面波，将测量距离大大缩小。测量可以在微波暗室中进行，避免了远场法的一些缺点。但是为了产生精度比较好的平面波，以及减少抛物面天线的边缘绕射干扰，对抛物面天线的制作工艺要求就很高，制作成本自然也很高。根据被测目标的大小不同，需要抛物面天线的尺寸也不同，这种方法不具备通用性，对于电大尺寸目标，紧缩场法就无法达到要求。
(3)近场测量，理想平面波表示在平面内波的能量无限大，实际上是不存在的。准平面波的概念由此提出，即是在有限区域内，空间场可以以任意精度逼近平面波，称之为准平面波。采用平面波照射，并将近场数据变换到远场，就是近场测量的核心。这种方法同样在微波暗室中进行，与紧缩场相比，精度有所提高，成本也相对大幅降低。近场散射数据的远场变换方法是具有发展前景的，由近场
测量目标，获取目标远场雷达散射截面的方法之一。根据近场获得的散射数据，外推获取远场的目标散射特性，主要是利用平面波谱展开，推导了近远场转换公式。
从20世纪70年代后期开始，国外就开始在辐射近场测量的基础上开始研究散射近场测量。我们国家的起步比美国稍晚，开始于上世纪80年代末，对RCS的近场测量作了研究，研究了扫描面截断误差和扫描步长，计算了导体金属球的双站RCS特性，展开了由平面近场测量确定目标散射特性的研究，包括散射测量的近场一远场变换和对简单目标的测量等。
二、RCS的计算方法（低频、高频）和测量技术
1、雷达散射截面概念
雷达是一个音译词，为Radio Detection And Ranging(无线电检测和测距)的缩写，是利用电磁波探测目标的设备。雷达发射的电磁波照射到目标会发生散射，雷达接收回波信号，从中提取目标的特征信息，如目标位置、尺寸等。雷达目标的散射特性是雷达系统研究中的一个重点，在工程应用研究中定义了一个最为关键的指标：RCS是定量表征目标散射强弱的物理量称为目标对入射雷达波的有效散射截面积，通常简称为目标的雷达散射截面或雷达截面(Radar CrossSection，RCS)，目标雷达散射截面的意义是：当目标各向同性散射时，总散射功率与单位面积入射波功率之比。
雷达散射截面积在本质上具有面积的量纲，单位平方米。为了扩大描述RCS 的范围，工程上常用的是取其相对于lm2的分贝数dBsm(称为分贝平方米)。
2、RCS的计算方法
根据电磁散射理论，并利用计算机技术，有很多近似计算方法可以预估各种情况下的雷达散射截面特征。
目前可以得到精确解的目标包括以下几种：完纯导体球、无限长导体、无限长劈、椭圆柱、法向入射抛物柱面等。这几种都是在理论研究中非常重要的，可以检验实际的测量是否正确，尤其是导体球，是很多测试系统中最为常用的定标体。但是在实际应用中除了导体球和椭圆柱其它的都不存在，如飞机，舰船，导弹，坦克等工程中常常需要研究的对象，在外形上更复杂，材料更多样，如果是在RCS减缩研究中，涂覆材料的使用使得RCS的计算更加复杂。目前已经有多种方
法可以计算复杂目标(外形复杂，材料多样化)的RCS。这些方法主要有：解析方法、精确预估技术和高频近似方法。
2.1 低频区和谐振区的预估方法
一般认为，当散射体的最大尺寸D小于入射波的波长允时为低频区，入射波在散射体上基本没有相位变化，也就是说在某一时刻，散射体的每个部分受到相同的入射波照射，可以等效为静场问题，RCS的决定因素是散射体的体积也就是尺寸，RCS一般与波长的四次方成反比。波长与D为同一数量级时为谐振区，散射体的每一部分都会和其它部分相互影响，目标表面入射波的相位变化非常明显，频率与目标姿态角对目标RCS的影响非常大。低频区和谐振区的雷达散射截面的基本分析方法是数值求解方法。
2.1.1 微分方程法
微分方程数值方法用来求解三维电磁散射问题，分为以下两种：
(1)有限元法(FEM)
这种方法是将三维空间分为多面体，曲面分成多边形，主要用于频域问题(将时间分步后也可用于时域问题)。这种方法用于求解有限空间区域的问题(如空腔内部)是成功的，但是求解三维散射问题遇到一些困难，因为散射体外空间为无限大，也就是意味着未知量无限多个，为了限制未知量个数，必须人为地将求解空间设定为有限区域，在区域外边界则需要设置边界条件(如吸收边界条件)，这就会引入误差，时域问题还会出现网格色散误差，如何设置边界条件和提高求解精度是目前研究的重点。
(2)有限差分法
将连续的三维空间用网格划分开，将麦斯韦尔方程变换为差分方程(这些方程必须满足一定精度)，代数方程可以表示出每一个网格点的未知电场强度，这就可以用计算机来求解，在实际的操作过程中，由于代数方程维数很大，需要计算机有很大的内存和很快的运算速度。
2.1.2 积分方程法
在积分方程法中，导体表面电流和涂敷阻抗面的面电流是未知量，可透入散射体内部的体电流用体积分方程表示。通过等效原理，体积分可以转化为面积分方程，这样未知量就全部由面电流积分方程来表示。这种求解方法局限于散射体
表面或内部，离散化后，未知量的数目比微分方程法的未知量数目少很多。散射场常采用辐射积分求出，可以保证计算精度，因此积分方程法处理具有开放边界的散射问题能得到非常好的结果。任何形状和材料组都可以用积分方程表示，最基本的方法就是矩量法(MOM)。但是，通过矩量法得到的代数方程组，其系数矩阵中大多数矩阵元素不为零，矩征求逆的工作需要大量的计算机内存，计算时间很长，因此矩量法一般不能用于求解大尺寸三维目标的散射场。随着计算机技术的发展和数值方法的改进，快速傅立叶变换、快速多极子(FMM)等方法求解矩阵方程可以大大加快MOM的计算速度，使矩量法更加实用。在目前的研究中，雷达多数工作在高频区间，并且有频率越来越高的趋势，数值方法所要求解的未知量太多，导致计算时间很长。实际问题中目标的D与波长的比也远远大于10，无法利用数值方法求解，在这种情况下，用高频近似方法来计算RCS。
2.2 高频近似方法
一般认为当D远大于波长时，目标处于高频区，也是常说的光学区。这个区域里目标的尺寸远远大于入射波波长，目标散射体各个部分之间的相互影响变得很小，散射情况呈现出“局部”的特性，即是目标某一部分的感应场只由此部分上的入射波决定而与其他部分的散射能量无关。这样就只需要研究目标的各部分散射情况，散射场的计算变得非常简单，也简化了为求得远区散射场和计算RCS 所进行的物体表面散射场积分。高频近似方法主要涉及到以下几个理论。
2.2.1 几何光学和几何绕射理论
几何光学(GO)用于计算目标的RCS时，必须满足条件是目标的尺寸远大于波长，理论上是电磁理论在波长趋于零时的极限情况(零波长)，用经典的射线管来说明散射机理和能量传播，此时的散射现象可作为经典射线寻迹处理。
费马原理(认为在任意两点间，光线将沿着光程为极值(极小、极大)时的稳态路径而传播)确定了复杂传播条件下电磁波的传播路径。
GO无法处理有绕射效应的问题，于是，很自然的提出了考虑绕射线的方法——几何绕射理论(GTD)。
当入射波切向入射到目标表面，或者照射到目标上的尖顶、边缘，除了几何光学能解决的散射之外，还会产生绕射线。绕射线具有如下性质：
(1)绕射线的传播服从费马原理。其幅度、相位有如下特征：
a．沿射线路径的相位延迟等于介质波数乘上距离；
b．绕射线代表的绕射场的初值等于绕射点处的入射场乘绕射系数，绕射系数主要和绕射点附近的几何形状有关。
(2)绕射线的特性只和目标上绕射点附近的几何形状与物理性质(介质特性等)有关；
GTD和GO中射线的概念一样，GTD中用绕射系数来描述散射场，在实际运用中解决了很多问题，但是由于绕射系数与入射场的极化有关，极化效应使得绕射系数在边缘上无穷大，这违反了边缘条件。
2.2.2 物理光学和物理绕射理论
物理光学法是用目标在入射波照射下表面感应电磁流来替代目标散射场，将电磁散射的积分方程化为散射目标表面的定积分，然后计算这些定积分来求得散射场。物理光学必须满足以下条件：
(1)只适用于非闭合曲面或闭合曲面的有限积分；
(2)观察点到散射体的距离远远大于波长和散射体的尺寸，满足远场条件，目标表面曲率半径远远大于波长。
物理光学近似中，散射场由散射体表面的面电流的面积分确定。物理光学近似不能考虑目标上存在不连续性的情况，不能预估绕射产生的影响，物理绕射理论就可以很好的解决这些问题。物理绕射理论是在物理光学的基础上考虑边缘电流所引起的散射，以修正由于物理光学对棱边处理程度不高引起的误差。这种理论认为：当电磁波入射到目标表面时，表面总电流等于两种电流之和，一是物理光学理论中研究的表面电流，称为一致性部分，二是在边缘处产生的非均匀电流或者是某些不连续性导致的电流的非一致性部分，统称为边缘电流，将这两种电流产生的散射场叠加就得到总散射场。由于引入了边缘电流，使得物理绕射理论比物理光学法精度更高，但是边缘场非常难求得。
以上所述的低频数值方法和高频近似方法，都有优点，也都有局限性。低频数值方法能准确的解决几何形状和组成材料都很复杂的电磁问题，但目前只能处理小目标的电磁散射问题；而高频近似方法适用于电大尺寸目标的电磁散射问题，但是当目标的表面有突起形状或者细小腔体的情况时，高频近似方法就解决不了了。实际应用中，散射体多为电大尺寸目标，而目标上存在一些为电小尺寸
隐身技术的发展及应用 摘要：介绍隐身技术带来了军事装备的变革，并探讨有源和无源隐身原理，并重点介绍了无源隐身中利用理想对消特性、频率差将破坏相干性、相位差的影响、幅度差的影响，以规避雷达对目标的检测。 接着分析了隐身技术的现状及其原理，分别从可见光隐身技术、声波隐身技术、雷达隐身技术、激光隐身技术及红外辐射隐身技术方面介绍了当前所采用隐身技术的原理、方法及其应用。通过采用可见光、红外及激光隐身兼容技术，更好的达到隐身的效果，即可得隐身兼容技术才是隐身技术的发展方向。 隐身技术迅猛发展，新的隐身方法和技术应运而生。仿生技术、等离子体隐身技术、“微波传播指示”技术及智能隐身技术丰富和扩展了隐身技术的领域。在新的隐身方法中，重点介绍了等离子体隐身技术这一典型事例，通过介绍其原理、方法，以及在军事装备上的应用，以便我们把握这一隐身技术的发展方向。 隐身材料的开发和利用一直是隐身技术发展的重要内容，是飞机等隐身兵器实现隐身的基石，接下来介绍了正在研制开发的新型隐身材料：宽频带吸波剂、高分子隐身材料、纳米隐身材料、手征材料、结构吸波材料及智能隐身材料。新的隐形材料的研制，必将推动隐身技术迈向新的台阶。 隐身技术与反隐身技术的发展，是相互制约、相互促进的，无论哪一方有新的突破，都将引起另一方的重大变革。最后，我们探讨了当今反隐身技术的发展，以及探讨反隐身技术的方法：采用长波低频雷达探测技术、采用激光雷达探测技术、采用光电探测技术、采用数据融合技术、采用自动化和智能化技术。希望隐身技术和反隐身技术，这对矛和盾，能够加快我国的武器装备现代化的进程。 关键词：有效散射截面积（RCS）无源及无源隐身技术等离子体技术 1 前言 在1991年海湾战争中,美空军F-117A隐身攻击机,共出动1296架次,但未损失一架。它出动的架次只占联军出动总架次的2%，但它所击中的战略目标却占全部被联军击中的战略目标的40%。造成这一非凡战绩的原因，除伊拉克防空系统的部署及运作上的不利以外，主要应归功于F-117A的隐身能力。 隐身技术的出现促使战场军事装备向隐身化方向发展。由于各种新型探测系统和精确制导武器的相继问世，隐身兵器的重要性与日俱增。以美国为首的各军事强国都在积极研究隐身技术，取得了突破性进展，相继研制出隐
西安电子科技大学高等职业技术学院 “高等数学”教学大纲 一、教材内容的范围及教学时数 根据教育部高职高专规划教材之高等数学，其内容的范围包括：一元函数微积分学及其应用, 一元函数积分学及其应用，向量代数与空间解析几何，多元函数积分学，无穷级数，常微分方程。 教学时数：144学时课程类别：必修学分：9 学期：第一、二学期使用范围：工科所有专业及电子商务专业 二、教学的目的及要求 要求学生全面的掌握高等数学所涉及的基本概念，基本理论和基本运算能力的技巧，具有大专学习所必需的抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力以及综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。具体要求可分为较高要求和一般要求两个层次: 较高要求需要学生深入理解、巩固掌握、熟练应用，其中概念、理论用“理解”一词表述；方法、运算用“掌握”一词表述；一般要求也是不可缺少的，只是在要求上低于前者，其中概念、理论用“了解”一词表述；方法、运算用“会”或“了解”一词表述。 1．函数、极限、连续及具体要求 （1）理解函数的概念，掌握函数的表示方法 （2）了解函数的有界性、单调性、奇偶性和周期性 （3）理解复合函数概念，了解反函数和隐函数的概念 （4）掌握基本初等函数的性质及图像 （5）会建立简单应用问题的函数关系式 （6）理解数列极限和函数极限的概念，理解函数的左右极限的概念以及极限存在与左右极限之间的关系 （7）掌握极限的性质与四则运算法则 （8）掌握极限存在的两个重要准则，并会利用其求极限 （9）掌握两个重要极限的方法 （10）理解无穷小、无穷大的阶的概念 （11）理解函数连续性的概念，会判断间断点的类型 （12）了解初等函数连续性的闭区间上的连续性质（最大值、最小值和解介值定理）会解答相关的应用问题 2．一元函数微分学及具体要求 （1）理解导数的概念及其几何意义，会求平面曲线的切线与法线方程 （2）了解导数的物理意义，会用导数描述一些物理量 （3）理解函数的可导性与连续性之间的关系 （4）掌握导数的四则运算法则和复合函数的求导法则，会求反函数的导数 （5）掌握基本初等函数的求导公式，了解初等函数的可导性
图像特征提取方法 摘要 特征提取是计算机视觉和图像处理中的一个概念。它指的是使用计算机提取图像信息，决定每个图像的点是否属于一个图像特征。特征提取的结果是把图像上的点分为不同的子集，这些子集往往属于孤立的点、连续的曲线或者连续的区域。 至今为止特征没有万能和精确的图像特征定义。特征的精确定义往往由问题或者应用类型决定。特征是一个数字图像中“有趣”的部分，它是许多计算机图像分析算法的起点。因此一个算法是否成功往往由它使用和定义的特征决定。因此特征提取最重要的一个特性是“可重复性”：同一场景的不同图像所提取的特征应该是相同的。 特征提取是图象处理中的一个初级运算，也就是说它是对一个图像进行的第一个运算处理。它检查每个像素来确定该像素是否代表一个特征。假如它是一个更大的算法的一部分，那么这个算法一般只检查图像的特征区域。作为特征提取的一个前提运算，输入图像一般通过高斯模糊核在尺度空间中被平滑。此后通过局部导数运算来计算图像的一个或多个特征。 常用的图像特征有颜色特征、纹理特征、形状特征、空间关系特征。当光差图像时，常 常看到的是连续的纹理与灰度级相似的区域，他们相结合形成物体。但如果物体的尺寸很小 或者对比度不高，通常要采用较高的分辨率观察：如果物体的尺寸很大或对比度很强，只需 要降低分辨率。如果物体尺寸有大有小，或对比有强有弱的情况下同事存在，这时提取图像 的特征对进行图像研究有优势。 常用的特征提取方法有：Fourier变换法、窗口Fourier变换（Gabor)、小波变换法、最 小二乘法、边界方向直方图法、基于Tamura纹理特征的纹理特征提取等。
设计内容 课程设计的内容与要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：一、课程设计的内容 本设计采用边界方向直方图法、基于PCA的图像数据特征提取、基于Tamura纹理特征的纹理特征提取、颜色直方图提取颜色特征等等四种方法设计。 （1）边界方向直方图法 由于单一特征不足以准确地描述图像特征,提出了一种结合颜色特征和边界方向特征的图像检索方法.针对传统颜色直方图中图像对所有像素具有相同重要性的问题进行了改进,提出了像素加权的改进颜色直方图方法;然后采用非分割图像的边界方向直方图方法提取图像的形状特征,该方法相对分割方法具有简单、有效等特点,并对图像的缩放、旋转以及视角具有不变性.为进一步提高图像检索的质量引入相关反馈机制,动态调整两幅图像相似度中颜色特征和方向特征的权值系数,并给出了相应的权值调整算法.实验结果表明,上述方法明显地优于其它方法.小波理论和几个其他课题相关。所有小波变换可以视为时域频域的形式，所以和调和分析相关。所有实际有用的离散小波变换使用包含有限脉冲响应滤波器的滤波器段(filterbank)。构成CWT的小波受海森堡的测不准原理制约，或者说，离散小波基可以在测不准原理的其他形式的上下文中考虑。 通过边缘检测，把图像分为边缘区域和非边缘区域，然后在边缘区域内进行边缘定位．根据局部区域内边缘的直线特性，求得小邻域内直线段的高精度位置；再根据边缘区域内边缘的全局直线特性，用线段的中点来拟合整个直线边缘，得到亚像素精度的图像边缘．在拟合的过程中，根据直线段转角的变化剔除了噪声点，提高了定位精度．并且，根据角度和距离区分出不同直线和它们的交点，给出了图像精确的矢量化结果 图像的边界是指其周围像素灰度有阶跃变化或屋顶变化的那些像素的集合，边界广泛的存在于物体和背 景之间、物体和物体之间，它是图像分割所依赖的重要特征．边界方向直方图具有尺度不变性，能够比较好的 描述图像的大体形状．边界直方图一般是通过边界算子提取边界，得到边界信息后，需要表征这些图像的边 界，对于每一个边界点，根据图像中该点的梯度方向计算出该边界点处法向量的方向角，将空间量化为M级， 计算每个边界点处法向量的方向角落在M级中的频率，这样便得到了边界方向直方图． 图像中像素的梯度向量可以表示为[ ( ，)，)，( ，)，)] ，其中Gx( ，)，)，G ( ，)，)可以用下面的
第二章电磁散射问题的数值计算 如前所述，电磁数值计算方法的运用，待求场函数的解答将最终归结为离散方程组的求解，此离散方程组在电磁场工程问题中，经常遇到的是线性代数方程组。为使电磁工程计算问题应用数值计算方法解决，必须将实际工程问题进行相关处理，如图1所示： 图2-1 电磁场数值计算流程 图2-1中的“前处理”包括采用一定的方式将所研究的场域离散化。这种离散化的场域划分要适应实际问题“电磁建模”的需要，便于实际问题的电磁数学模型的建立。在“后处理”中人们可依待求问题的性质，给出各种形式的解答（原始数据显示，曲线图表显示，可视化数据图形，数据处理和特征提取等）。 本章概述“前处理”、“电磁场数值计算”和“后处理”在雷达目标电磁散射问题中的内容。 §2.1 电磁散射问题的前处理 对电磁散射问题而言，通常人们关心的问题是雷达目标表面上的感应电流分布，目标近区和远区散射场分布，目标雷达散射截面RCS，目标雷达成像以及雷达目标特征量的提取等。 1. 雷达目标（散射体）分类 在“前处理”中，首先要视目标的几何、物理特征，对目标施以适当的离散化模型。为适合电磁散射问题的求解，我们将散射体按其材料构成，几何形状的复杂程度和目标可探测性三方面进行分类（必须指出，根据求解问题的性质，可以有不同的分类形式）。 ●按材料构成分类 ?完纯导体材料组成的目标（如常规飞行器，坦克，舰艇等） ?介质材料与导电材料组合目标 ?均匀及非均匀吸波材料涂覆的导体目标 ●按目标几何形状的复杂程度分类 ?二维散射体 ?三维散射体 ?简单形状的典型体（如球、柱、椭球、橄榄体、角反射器等） ?复杂形状散射体 ●按目标可探测性分类 ?常规目标（如常规飞行器，常规舰艇等） ?低可探测目标（如隐形飞机F117,YF22，隐形舰艇等） 2. 目标几何建模 目标几何外形的建模就是由数学模型和各种电磁参数来描述目标的外表面、棱边、腔体、非几何连续面等等，是电磁场散射数值计算的前提和基础。目标几何建模的精度与目标的电
电磁散射与隐身技术导论 课程大作业报告 学院：电子工程学院 专业：电磁场与无线技术 班级： 021061 学号： 02106020 姓名：赖贤军 电子邮件： 92065436@https://www.doczj.com/doc/371298842.html, 日期： 2013 年 06 月 成绩： 指导教师：姜文
电磁波隐身技术的研究 隐形技术（stealth technology）俗称隐身技术，精确的术语应该是“低可探测技术”（low-observable technology）。即通过研究利用各种不同的技术手法来改变己方目标的可探测性信息特征，最大程度地降低被对方探测系统发现的概率，使己方目标以及己方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到。1.隐身技术及其历史背景 现代无线电技术和雷达探测系统的迅速发展极大地提高了战争中的搜索、跟踪目标的能力，传统的作战武器所受到的威胁愈来愈严重。隐身技术作为提高武器系统生存、突防以及纵深打击能力的有效手段已经成为集陆、海、空、天、电、磁六维一体的立体化现代战争中最为重要、最为有效的突防战术技术手段并受到世界各国的高度重视。隐身技术(又称目标特征信号控制技术)是通过控制武器系统的信号特征使其难以被发现、识别和跟踪打击的技术。它是针对探测技术而言的，在兵器研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击的专门技术。简言之隐身就是使敌方的各种探测系统(如雷达等)发现不了我方的飞机，无法实施拦截和攻击。早在第二次世界大战期间，美国便开始使用隐身技术以减少飞机被敌方雷达发现的概率。当前电磁波隐身的研究重点是雷达隐身技术和红外隐身技术。由于在未来战争中雷达仍将是探测目标的最可靠手段，因此隐身技术研究以目标的雷达特征信号控制为重点，同时展开红外、声、视频等其它特征信号控制的研究工作，最后向多功能、高性能的隐身方向发展。 2.隐身技术的工作原理 隐身技术的主要就是反雷达探测。雷达是一种利用无线电波发现目标并测定其他位置的装置。雷达的问世使人类的探测技术和能力跨上了新的台阶，同时也向反探测技术提出了新的挑战。人们为了提高目标反雷达探测能力不懈地奋斗了几十年，终于探索到一条新的隐身途径。与早期的隐身术——伪装术相比，今天的隐身技术已起了根本变化，有了质的飞跃。下面从反雷达探测和反红外、热 探测两个方面简单介绍隐身技术的一些工作原理与隐身性能。 1)反雷达探测开始隐身技术的一项主要工作是提高反雷达探测的能力：也
第３ｌ卷第１０期２００９年ｌＯ月 现代雷达 ＭｏｄｅｍＲａｄａｒ Ｖ０１．３１Ｎｏ．１０ ０ｃｔ．２００９ ?１穷真技术?中图分类号：ＴＮ０１１文献标识码：Ａ文章编号：１００４—７８５９（２００９｝１０—００９５—０４雷达天线罩电磁散射特性研究 李西敏１’２，童创明１’２，付树洪１’２，李晶晶１ （Ｉ．空军工程大学导弹学院，陕西三原７１３８００） （２．东南大学毫米波国家重点实验室，南京２１００９６） 摘要：采用高阶矩量法研究了常见雷达天线罩的电磁散射特性。首先采用双线性表面几何建模技术对天线罩进行面剖分，再依据等效原理在天线罩表面建立电磁积分方程，最后用基于混合域基函数的高阶矩量法对其离散求解。实例验证，该方法简单易行、结果精确，同时发现天线罩材料的电参数在很大程度上影响了其电磁散射特性。 关键词：雷达天线罩：电磁散射特性；高阶矩量法；双线性表面 ＡＳｔｕｄｙｏｎＥＭＳｃａｔｔｅｒｉｎｇＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＲａｄｏｍｅ ＵＸｉ－ｒａｉｎ，ＴＯＮＧＣｈｕａｎｇ－ｍｉｎｇ，ＦＵＳｈｕ－ｈｏｎｇ，ＬＩＪｉｎｇ－ｊｉｎｇ （１．ＭｉｓｓｉｌｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｉｒＦｏｒｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓａｎｙｕａｎ７１３８００，Ｃｈｉｎａ） （２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＭｉｌｌｉｍｅｔｅｒＷａｖｅｓ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ（ＥＭ）ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｍｍｏｎｒａｄｏｍｅａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈｈｉｉｇｈｏｒｄｅｒＭｅｔｈｏｄｏｆＭｏｍｅｎｔ（ＭｏＭ）．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｒａｄｏｍｅｓｕｒｆａｃｅｉｓｓｅｇｍｅｎｔｅｄｕｓｉｎｇｂｉｌｉｎｅａｒｓｕｒｆａｃｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ．Ｔｈｅｎ，ＥＭｉｎｔｅｇｒａｌｅｑｕａｔｉｏｎｓａｌｅｅ￥ｔａｂ－ｆｉｓｈｅｄｗｉｔｈｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂｙｍｅａｎ８ｏｆｈｉｓｈｏｒｄｅｒＭｏＭｉｎｗｈｉｃｈｍｉｘｅｄ?ｄｏｍａｉｎｂａｓｉｓｆｕｎｃｔｉｏｎｓ８ｘｅａｄｏｐｔｅｄ，ｔｈｅｅ—ｑｕａｔｉｏｎｓａ聆ｄｉｓｃｒｅｔｉｚｅｄａｎｄ ｓｏｌｖｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄａｃｃｕｒａｔｅ．ＩｔｉｓａｌｓｏｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙｏｆｒａｄｏｍｅｍａｔｅｒｉａｌｈａｓｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｉｔｓＥＭｓｃａＲｅｒｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｄｏｍｅ；ＥＭｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｈｉｇｈｏｒｄｅｒＭｏＭ；ｂｉｌｉｎｅａｒｓｕｒｆａｃｅ ０引言 雷达天线罩是天线的电磁窗口和保护罩。它既保护天线免受恶劣环境侵害，又可以最大限度保持天线的电性能。不仅地面雷达需要加载天线罩，机载、弹载雷达更需要天线罩的保护，图１给出了一种常见的弹载雷达天线罩。 图１某弹载雷达天线罩 天线罩的电磁散射特性是其很重要的电性能指标，雷达散射截面（ＲａｄａｒＣｒｏｓｓＳｅｃｔｉｏｎ，ＲＣＳ）又是量化 基金项目：毫米波国家重点实验室基金资助项目Ｋ２００８１８／Ｋ２００９０７） 通信作者：李西敏Ｅｍａｉｌ：ｃｈｍｔｏｎｇ＠１２６．ｃｏｍ 收稿Ｅｔ期：２００９－０６．１８修订日期：２００９－０９．１８反映目标电磁散射特性的参数。设计者都希望尽可能减小天线罩的ＲＣＳ，从而减小被对方雷达发现和被反辐射导弹跟踪的概率，提高系统在现代电子对抗中的生存能力。 分析天线罩电磁散射特性的方法可分为实验测量和仿真计算２种。前者可信度高但操作复杂且费用比较昂贵，同时受诸多实际条件的限制，很难获得完备的散射特性数据。因此仿真计算辅之以实测数据对其结果进行修正和完善的方法，成为分析和获取天线罩电磁散射特征的重要手段。本文采用结合双线性表面几何建模技术的高阶矩量法…研究了天线罩的电磁散射特性。 １几何建模 采用高阶矩量法求解天线罩电磁散射问题，首先须说明其几何形状，即几何建模。几何建模是一项很复杂的工作，很多天线罩具有复杂的几何形状，不易精确描述，因而必须进行适当近似处理。拟采用双线性表面几何建模嵋１的方法来逼近模拟天线罩的表面。 一般来讲，双线性表面是一个曲面四边形，按照一 一９５— 万方数据
电磁散射边界元作业 10级电磁场专业 1．已知正方形柱的Ⅰ，Ⅲ边界的,ⅡⅣ边界的，求Ⅰ，Ⅲ边界的和 ⅡⅣ边界的。 参考文献：《边界元法基础》上海交大出版社王元淳 Page20-24 参考资料分析了H，K矩阵元素的求法，其中对角元素 为边界元素的长度。非对角元素，其中为P（i）点到P（j）点的距离， 为P（i）点到含P（j）点边界单元的垂直距离。求解出H，K矩阵后利用 求出未知边界条件 MATLAB程序： % BEM.m % 本程序用边界元方法求解正方形柱体内电位分布 clear;clc; t1=cputime; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %% 1.常数定义 a=6; % 正方形长 N=3; % 每边分段数
step=a/N; % 每段长度 TOTAL=N*4; % 共剖分成TOTAL段 C=1/2; % 常数定义 NN=100; % 积分离散精度 V_L=300; % 已知电压矩阵 test_x=a/2; % 方形内部任意一点X坐标 test_y=a/2; % 方形内部任意一点Y坐标%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %% 2.坐标定位,计算各段中点对应的坐标 % 以方柱左下角为坐标原点建立坐标系 % 方柱左右两边X为常数,方柱上下两边Y为常数 for i=1:TOTAL; if i
超电磁材料在隐身技术中的应用 电气工程学院通信1101班邹光宗 20114400126 摘要：阐述传统隐身技术的理念和超电磁材料的基本概念与基本特性，超电磁材料是一种具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料，其性质往往不主要决定于构成材料的成分与本征性质，而决定于其中的人工结构。分析、说明了超电磁材料隐身技术的基本原理、设计思路与理解方法。指出了目前超电磁材料隐身技术的研究进展，最后得出未来超电磁材料应用于隐身技术具有良好潜在应用前景的结论。 关键词：超电磁；隐身技术；负折射；电磁吸收；介质 引言：电磁波隐身的效果取决于3个方面，即高明的空气动力学设计、优秀的吸波材料和周到而先进的电子学装备，多年来人们遵守“隐身不是无形，而是难于探测和跟踪”的隐身理念。传统的吸波材料是电阻性或磁阻性的无源电磁波吸收原理，电磁波在介质中转换为热能，而达到波的吸收目的，如Salisbury吸收屏，Juamann多层吸收器以及基于磁性材料的微波吸收体。在平面吸收技术方面，多层金属薄膜、多层结构、铁氧体技术及其综合、阻抗加载技术等相继得到研究与不同程度的应用；应用金属薄膜的电阻特性与多层复合结构，采用频率选择表面等技术设计出多工作频率或特定工作频段的微波吸收体。 1、研究目的 自1980年起，美国人产生了使用“飞翼”的思想，即既无机身也无机尾，由于去掉了反射雷达波的边、角、突出表面，并配合使用碳化纤维与塑料合成的复合材料，雷达散射截面RCS可大大降低。1997年Tennant提出了一种新的方法来减小电磁波从平面表面的反射，称为相位开关屏(phase．switched screen)技术旧o；将微波器件引入微波吸收器的设计中，开创了可控吸收设计的思路，得到了很有吸引力的研究结果，微波吸收器件的小型化技术、集成化技术和自适应技术是其发展特点。近年来，俄罗斯、美国也不同程度地研究和应用等离子体隐身技术。目前研究人员争相研究超电磁材料，开发、利用其负折射等一些特性来进行隐身理论研究与设计。在西方电影《哈利波特》里，主角有一个可以用来隐身的斗篷，穿上后躲在里面，肉眼将无法看到。预计在不久的将来，人们将可能应用超电磁材料制作出这种隐身斗篷，并应用到飞机、军舰等军事等领域。 2、研究现状 近年来，发表的众多文献说明了超电磁材料隐身技术的研究进展。”，2006 06—21 出版的《科学》杂志，米自托格兰圣安得鲁大学的理论物理学家里奥哈次，与伦敦帝国学院的J B Pendry教授．分别在这一期顶尖学术刊物上发表论文．阐述他们对“隐身斗篷”理论基础的计算原理。英国的这2位科学家．各自假设电磁波如流水般在隐身材料表面流过．完全不受到隐丁其中的物体的干扰，据此推导出“隐身斗篷”材料所需具备的光学参数，隐身斗篷的雏形悄然出现。4个月后的《科学》杂志，美国杜克大学的史密斯教授小组再次发表论文向世人宣告微波隐身材料的诞生。他们运用J B Pcndry教授的理论巧妙设计了符合计算结果的隐身材料。作他们的实验中．采用铜金属与玻璃纤维．创造了一卷甜甜圈似的圆环材料。探测器所得到的信号表示，微波经过圆环．恍若无物地会聚到圆环的另一侧，如若清泉石上流，汇聚于百岩另一侧一般．不留痕迹。2007—01—05，德国科学家在《科学》杂志±发表一种银基网状材料研究成果．该项研究成果代表着当时超电磁材料的研究水平，迈出了制造”
电子信息科学与技术专业培养方案 一、培养目标及规格 电子信息科学与技术专业旨在培养爱国进取、创新思辨、具有扎实的数理、计算机及外语基础，具备电子信息方面的基本知识和技能，具有较强的无线电物理与微波、毫米波技术相结合的能力，具有较好的科学素养及一定的研究、开发和管理能力，具有创业和竞争意识，具有国际视野和团队精神，能适应技术进步和社会需求变化的行业骨干和引领者。 电子信息科学与技术专业针对不同发展要求的学生，确定专业学术型、工程实践型、就业创业型三种人才培养规格。 1.“专业学术型”：在学习的奠基阶段，强调打好数理、计算机及外语基础；在积累成长阶段针对专业学术型的学生进行电子信息基本知识和技能，无线电物理与微波、毫米波技术等方面初步培养；在能力强化阶段进一步加强技术创新和综合设计能力训练并对在该学科方向开展科学研究做好准备。毕业生可报电磁场与微波技术、无线电物理、无线通信等专业的研究生继续深造。 2.“工程技术型”：培养具有良好的数理基础和专业基础知识的技术创新与综合设计人才。掌握熟练的专业技能，具有工程素质，动手能力强，毕业生可从事工程技术应用与开发设计工作。 3.“就业创业型”：培养不但具有良好的数理基础和专业基础知识而且具备良好的外语沟通能力，知识更新能力，技术创新能力以及管理能力的人才。掌握较好的专业技能及工程素养，动手能力强。毕业生可以从事工程技术应用和管理工作。 二、基本要求 （一）知识结构要求 本专业按照4年制进行课程设置及学分分配。知识结构要求如下： 一、二年级主要学习公共基础课程，主要掌握高等数学、大学物理、外语和电路分析基础等基础知识。三、四年级主要学习专业基础课和专业课，主要包括电磁场与电磁波、微波技术、和微波遥感专业基础知识。使学生通过学习掌握扎实的数理基础和电子信息科学与技术专业方面的专门知识。 1. 公共基础知识：具有扎实的高等数学、大学物理、英语、计算机、人文社会科学基础知识。 2. 学科基础知识：掌握电路分析基础、信号与系统、模拟电子技术基础、数字电路与逻辑设计、微机原理与系统设计、数学物理方程、数值计算方法的相关专业知识。 3. 专业知识：掌握天线原理、量子力学、电磁场理论、电波传播概论、通信原理、微波技术基础的专业知识。 4. 实践类知识：具有电波测量实验、电子电磁技术实验、专业特色实验（微波应用）等的专业知识。 5. 能力素质知识：了解电波传播相关专业的最新动态，微波、毫米波天线技术方面的
第34卷增刊JOURNAL OF XIDIAN UNIVERSITY V ol.34 Sup. 三维复杂目标电磁散射的FDFD分析 胡晓娟，葛德彪 （西安电子科技大学 物理系, 陕西 西安 710071） 摘要：根据Yee元胞中电场分量的分布特点，对矢量Helmholtz方程进行差分离散，得到关于各电场节点的FDFD 方程式。基于等效原理，在总场－散射场（TF/SF）边界处设置等效电磁流，通过将TF/SF边界附近各电场节点 FDFD方程式中的相关节点加上或减去相应的入射场，将平面波引入总场区。导体立方体表面电流幅值与相位分 布的计算结果与文献结果的比较验证了该方法的正确性。 关键词：频域有限差分（FDFD）方法；电磁散射；复杂目标；TF/SF方法 中图分类号：TN011 文献标识码：A 文章编号：1001-2400(2007)S1-0132-04 3D FDFD analysis of electromagnetic scattering from a complex target HU Xiao-juan，GE De-biao (Department of Physics, Xidian University, Xi’an 710071, China) Abstract: The finite-difference frequency-domain (FDFD) equations of electronic field nodes are derived by differentiating the Helmholtz equation, based on the distribution of electric field nodes in Y ee cells. Based on the equivalence principle, the incident wave is introduced in the total-field region by setting equivalent electromagnetic currents on the total-field/scattered-field (TF/SF) boundary. The FDFD equations of the nodes located near the TF/SF boundary are modified to fulfill the conditions that all nodes involved belong either to the total-field or to the scattered-field. The method is validated by comparing the amplitude and phase of the surface current on a perfectly electronic conductor cube, which are calculated by the FDFD method, with the result presented in the literature. Key Words: FDFD method；electromagnetic scattering； complex targets；TF/SF technique 近年来，一种基于Y ee算法原理的频域数值方法——频域有限差分（FDFD）方法[1]得到了迅速发展。该方法采用Y ee元胞对目标进行网格化剖分，并将各元胞赋予相应的电磁参数进行建模，可以方便地分析复合目标的电磁散射问题。根据Y ee元胞中各电场分量的分布特点，通过将矢量Helmholtz方程进行差分离散得到了关于各电场节点的FDFD方程式。基于FDTD方法中通过总场－散射场(TF/SF)[2，3]边界引入入射波的思想，分析了FDFD方法中如何通过TF/SF边界将入射波引入总场区。导体立方体表面电流幅值及相位分布的计算结果与文献结果的比较验证了这种方法。最后用该方法计算了某导弹模型的双站散射特性，显示了这种方法在处理复合目标电磁散射时的优越性。 1三维FDFD中入射波的引入及矩阵方程求解 1.1FDFD基本方程式 矢量Helmholtz方程为 —————————————— 收稿日期：2007-06-08 基金项目：国防预研基金资助 作者简介：胡晓娟（1979-），女，西安电子科技大学博士研究生。
毕业设计 图像分割和特征提取技术研究 摘要 图像分割是图像分析的第一步，是图像理解的重要组成部分，在有关图像处理的几乎所有领域具有广泛的应用。因此，图像分割一直受到高度重视，对其研究具有十分重要的意义。长期以来，研究人员提出了许多实用的分割算法。随着统计学理论，神经网络，小波理论等在图像分割中的应用日益广泛，遗传算法、尺度空间、非线性扩散方程等近期涌现的新方法和新思想也不断被用于解决分割问题，许多国内外学者也针对一些具体应用提出了许多实用有效的方法。 本文介绍了数字图像处理技术中图像分割技术的基本理论和三种图像分割方法(1)基于阈值图像分割；(2)基于边缘检测及算子分割；(3)基于区域特性的图像分割。对基于点的分割方法进行了较全面的叙述，主要研究了图像分割方法中的边缘检测法，区域提取法和阈值分割法。通过大量的理论研习。并编写了MATLAB软件程序，对各分割方法进行了仿真实验，得到分割图像。最后对于仿真进行了数据处理分析，验证了Canny算子的整体效果最好, Prewitt算子分割细致。但对于一幅图像仅仅只有只用一种方法达不到很好的效果，而根据待分割图象的不同特点，结合已知的先验知识，研究符合具体图象特性的分割模型，才是提高图象分割的重要手段。 关键词：图像分割；边缘法；区域法；阈值法；分水岭分割法
Lmage Segmentation And Feature Extraction Technology Research Abstract Image segmentation is the first step in image analysis, image segmentation is an important component of image understanding, in almost all areas of the image processing has widely application. As a result, image segmentation has been attached great importance to, its research has the very vital significance. For a long time,researchers put forward many practical segmentation algorithm. With statistics theory, the neural network, wavelet theory has been used increasingly in image segmentation, such as genetic algorithm, scale space, and nonlinear diffusion equation with the recent emergence of new methods and new ideas are constantly being used to solve the segmentation problem, many scholars at home and abroad for some specific application put forward many practical and effective method. Digital image processing techniques were introduced in This paper introduces the digital image processing technology of image segmentation technology in basic theory and three methods of image segmentation. (1) based on threshold image segmentation. (2) segmentation based on edge detection and operator; (3) the image segmentation based on region feature. On the segmentation method based on the point of narrative, mainly studies the edge of image segmentation method, region extraction method and threshold segmentation method. Through a lot of theory study. And write the MATLAB software, the segmentation method, the simulation experiment for image segmentation. Finally analyzed the data processing for simulation.Verify the Canny operator of the overall effect is best. Prewitt operator segmentation and detailed. But for an image only only one way to reach a good effect, and according to the different characteristics of for image segmentation, combined with the known prior knowledge, research in accordance with the specific image segmentation model, is an important means to improve the image segmentation. KEYWORDS：Segmentation；edge method；the regional method；threshold；watershed segmentation
电磁散射与隐身技术导论课程大作业报告 学院：电子工程学院 专业：电子信息工程 班级： 0210** 学号： 0210**** 姓名： ****** 电子邮件： 日期： 2018 年 07 月 成绩： 指导教师：姜文 雷达目标RCS近远场变换 在现代军事领域中，隐身技术和反隐身技术是重中之重，研究隐身和反隐身技术就要研究目标的电磁散射特性。雷达散射截面（RCS）是评价目标散射特征的最基本参数之一，其计算和测量的研究具有重要意义。计算方法有解析方法，精确预估技术和高频近似方法等。根据测量方式的不同，可以分为远场测量、近场测量和紧缩场测量。远场测量在室外进行，虽然能直接得到目标RCS，但是条件难以满足(满足远场条件时，被测目标与天线间的距离非常大)，相比之下，在微波暗室中进行的近场测量由于采用缩比测量的方法更容易满足测试条件。相对于紧缩场测量，近场测量的精度更高，成本也有所降低，于是近场测量越来越成
为研究的一个重点。近场测试到的雷达回波信号并不是工程中所关心的RCS，而如何由近场测量数据得到目标RCS，则是必须要解决的问题。 为了得到目标RCS，将目标等效为一维分布的散射中心，并忽略了散射中心与雷达之间的相互影响，忽略散射中心与测试环境之间的相互影响。根据雷达回波信号，研究了一种利用雷达近场数据来估计目标总的RCS的方法。推导了算法的具体过程，将研究重点放在了算法的核心——权重函数上。分别仿真了单站正视，单站侧视，对称双站，不对称双站几种情况下权重函数的特性，具体表现为不同参数对权重函数幅度和相位的影响。基于仿真结果，提出了用定标来求得权重函数的方法。并用不同尺寸的金属球作为实验目标，采用某一个金属球理论RCS 值来定标，求得权重函数之后，用此算法变换出目标的RCS，并与其理论值做比对，验证了算法的可行性。 一、雷达截面的研究背景、发展现状 隐身和反隐身技术作为现代战争中电子高科技对抗的重要领域，一直都是各国军事研究的重点，随着各种精确制导武器和探测系统研制成功，隐身技术和反隐身技术越发重要。在军事应用中，希望己方的武器隐身性能尽可能好，并且能尽可能的探测到敌方的隐身目标。这就是必须研究隐身技术和反隐身技术最主要的原因，隐身技术与反隐身技术都必须研究目标的雷达散射特性，隐身技术是让目标的散射尽可能的小，反隐身技术则是尽量能够接收到目标的回波信号，因此要研究隐身和反隐身技术就要研究目标的电磁散射特性。隐身技术和反隐身技术最关心的指标——雷达散射截面RCS。雷达散射截面RCS是评价目标散射特征的最基本参数之一，是反映目标电磁特性的重要特征参数。 雷达散射截面RCS很长时间以来，一直都是电磁场理论研究的一个重要课题，当前对电大复杂目标RCS的分析尤为关注。我国从1980年开始研究包括吸波材料在内的隐身技术，目标整体或者部分的雷达散射截面分析，飞行目标(弹体，迹，飞行器等)的电磁散射特性。到现在，虽然取得了很大进展，但是和国外的技术相比，还是有很大的差距，需要更加深入的研究。其中，目标RCS的计算和测量一直都是研究的重点。RCS的测量，按照测试目标尺寸可以分为缩比模型测量、全尺寸目标测量。根据测量方式的不同，可以分为远场测量、紧缩场测量和近场测量。
矩量法在电磁散射中的应用 一矩量法在电磁散射问题中的应用 电磁散射问题是电磁学中的一个重要研究领域，研究电磁波的散射机理以及计算其散射场强的大小与分布，具有十分重要的实际意义。矩量法作为一种有效的数值计算方法在其中有着广泛的应用。但作为一种计算方法它也有着自己的缺陷，为了解决这些问题，人们提出了各种方案，矩量法在这个过程中也获得了很大的发展。 MoM(Method of Moments)原本是一种近似求解线性算子方程的方法，通过它可以将算子方程转化为一矩阵方程，进而通过求解此矩阵方程得到最终的近似解。MoM最早是由两位数学家L. V. Kantorovich和V. I．Krylov提出的，后来由K．K．Mei引入计算电磁学，最终被R．F. Harryington在其著作《计算电磁场中的矩量法》中加以系统描述。利用矩量法求解电磁问题的主要优点是：它严格地计算了各个子系统间的互耦，而算法本身又从根本上保证了误差系统总体最小而不产生数值色散。如今MoM被广泛应用于计算电磁学中，虽然它不能处理电大尺寸目标的电磁问题，但基于MoM的各种加速方法仍受到极大重视，如多层快速多极子方法MLMFA等。 电磁散射问题是电磁学中的一个重要研究领域，研究电磁波的散射机理以及计算其散射场强的大小与分布，具有十分重要的实际意义。在实际生活中，遇到的散射目标往往不仅具有复杂的几何形状，而且构成
的材料也各不相同。因此对复杂目标的电磁散射特性进行快速、高效的分析，具有重要的理论意义和实用价值。 电磁散射问题只有在相对简单的情况下才可以用严格的解析法来求解，比如对极少数形状规则的物体。对于电大物体，可以用高频近似方法，例如几何光学法(GO)、物理光学法(PO)、几何绕射理论(GTD)、物理绕射理论(PTD)、一致性几何绕射理论(UTD)、复射线法(CT)等来求解散射场。反之，对于电小物体，可以用准静态场来进行分析。介乎这两者之间的物体，一般采用数值方法。目前分析电磁散射问题的数值方法主要有微分方程法和积分方程法。微分方程法有有限差分法(FDM)、时域有限差分法(FDTD)、频域有限差分法(FDFD)、时域平面波法(PWTD)、时域多分辨分析法(MRTD)、有限元法(FEM)、传输线矩阵法(TLM)等，积分方程法有表面积分方程法(SIEM)、矩量法(MOM)、边界元法(BEM)、体积分方程法(VIEM)、快速多极子法(FMM)、时域积分方程法(IETD)等。这些方法各有优缺点，有的是为了避免矩阵求逆，有的是为了加快收敛，有的是为了提高精度，还有的是为了减少贮存等。它们被广泛应用于求解复杂的工程电磁场问题中。应用微分方程法求解电磁散射问题时，由于散射体的外空间为无限大，需要人为设置截断边界使求解区域有限，这种截断边界的引入会导致非物理的反射现象。矩量法是一种将连续方程离散化成代数方程组的方法，经常被看作数值“精确解”。它既适用于电磁场积分方程又适用于微分方程，由于已经有有效的数值计算方法求解微分方程，所以目前矩量法大都用来求解积分方程。由于此方法能解决边界比较复杂的一些问题，因而得到了广泛的应用。需要注意的是，
西安电子科技大学卓越工程师教育培养计划校内课程大纲 《工程优化方法》 课程名称：工程优化方法/Engineering Optimization Methods 课程代码：0721005 课程类型：必修 总学时数：46学时 学分：3分 开课单位：理学院数学科学系 适用专业：适用于理、工等专业的卓越工程师硕士 课程的性质与目标 最优化方法是一门新兴的应用数学，是运筹学的核心部分，在工程科技、经济金融、管理决策和国防军事等众多领域具有广泛的应用。工程优化方法基于最优化的原理，着重介绍实用性、有效性强的各种实用优化算法。通过本课程的课堂学习和一定的上机实践使学生对工程优化方法的基本原理、算法的基本步骤、应用要点等有一个基本认识和初步掌握，培养和提高用优化方法解决某些实际问题的初步技能，为应用优化软件包解决实际工程问题奠定基础。 ?能够掌握最优化的基本原理、基本方法和应用技能 ?能够用工程优化方法解决简单的实际问题 ?能够熟练应用优化软件包进行计算 学时安排 课堂教学：学时：40 研讨课：学时：6 实践课：学时：10 总学时数：学时:46+10 教学方法 以课堂教学为主，采用板书与多媒体相结合的教学方式，讲授工程优化方法课程的基本原理和方法，既保证讲授内容的清晰，又兼顾师生的交流与互动。在对具体原理和基本方法的推导和证明时，采用板书讲解方式，以便学生能一步步跟上教师的思路。通过课后作业和上机实验加深学生对工程优化方法的理解，培养学生的应用能力，通过动手实践让学生理解从书本理论到分析问题、解决实际问题的过程，从而培养学生解决实际问题的能力。
先修课程 高等数学、线性代数、C语言程序设计、Matlab语言 课程综合记分方法 各部分的比重分别为： 平时成绩 20 % 实验成绩 30 % 期末考试 50 % 总计 100% 教科书 陈宝林. 最优化理论与算法.北京：清华大学出版社，2005. 推荐参考书 1.唐焕文，秦学志编著. 实用最优化方法(第三版).大连：大连理工大学出版社，2004. 2.袁亚湘，孙文瑜. 最优化理论与方法. 北京：科技出版社，2001. 3.J. Nocedal & S. J. Wright, Numerical Optimization（影印版）,北京：科学出版社，2006. * *本表注：对于表中第二列所列技能应对照附录A 理解。目标栏内以A, B, C, D 来表示对此条能力要求达到的程度，A 为最高要求，无要求则留空。接触指在教、学活动中有所提及但没有训练和测试要求；训练指有明确要求并有测试项目；应用指在教、学中有所应用而不论是否曾给与相关训练或考核。