CN112380643A - 一种等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，包括以下步骤：步骤1：发射入射射线进行射线投射，获得多次反射射线和折射射线；步骤2：根据入射射线、多次反射射线和折射射线进行近场射线追踪计算，获得多次反射射线的边矢量和折射射线的边矢量；步骤3：根据入射射线、多次反射射线和折射射线进行近场场强追踪计算，获得入射场强、反射场强和折射场强；步骤4：进行近场积分计算，获得散射电场贡献值。此发明解决了近场电磁散射等离子体包覆目标适用性受限的问题，将等离子体等效为分层介质并将近场的发散及传输衰减等效应引入到等离子体包覆目标的弹跳射线法中，实现了等离子体包覆目标的近场电磁散射建模，极大扩展了适用范围。

Description

一种等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法
技术领域
本发明涉及电磁散射建模技术领域，具体涉及一种等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法。
背景技术
雷达散射截面是定量表征目标散射强弱的物理量，即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(Radar Cross Section，RCS)，它是目标的一种假想面积。RCS分析预估是根据各种电磁散射理论研究场景产生散射场的各种机理，并且利用各种近似计算方法和计算机技术定量估计目标的电磁散射特性。目前，对于目标本体的远场RCS研究已日趋完善，而对于等离子体包覆目标在近场条件下的散射建模方法则有待发展。入射雷达电磁波在激波等离子体中传播时，会伴随发生衰减、反射、折射等现象，传输与散射过程非常复杂，同时近场条件的引入也会进一步加大散射建模的困难度。因此，以等离子体包覆目标的真实散射机理为基础，建立逼真的等离子体包覆目标近场电磁散射模型，具有重要意义。
在国家发明专利1：一种稀薄大气层内超高速目标电磁散射快速计算方法，申请号为：201710979585.X，提出了一种等离子体包覆目标的高频电磁散射建模方法。该方法将等离子体等效为分层介质，并利用多层介质中的射线追踪实现等离子体包覆目标的电磁散射建模；但该计算方法是基于均匀平面波假设，无法处理近场条件下的电磁散射问题。
在国家发明专利2：高超声速飞行器等离子体鞘套与电磁波相互作用预测方法，申请号为：201611033297.7，提出了一种基于等离子体鞘套分层模型的等离子体电磁传播预测方法。该方法实质是通过平行分层结构模拟非均匀等离子体的空间分布，并通过传输矩阵方法实现等离子体透射的计算，无法对非平行分层结构等离子体包覆目标的散射特性进行计算，且未考虑近场效应的影响。
在国家发明专利3：超高速飞行目标的电磁散射分析方法，申请号为：201310136199.6，公开了一种超高速飞行目标的电磁散射分析方法。该方法针对包裹在超高速飞行目标周围等离子体的非均匀特性，采用体面积分方程方法进行分析，并通过网格的自适应加密处理，提高计算精度。该方法属于数值计算方法，其内核为多层快速多极子，其计算速度和资源消耗较大，无法实现电大尺寸问题的求解，且未描述如何处理近场效应的影响。
文献1：2010年南京理工大学公开的学位论文《高频方法的改进及在等离子体涂覆中的应用》介绍了一种等离子体涂覆目标近场电磁散射建模的高频近似方法。该方法通过平行分层结构模拟等离子体的空间分布，并通过传输矩阵方法实现等离子体透射的计算，无法对非平行分层结构等离子体包覆目标的散射特性进行计算。
文献2：2012年《核聚变与等离子体物理》杂志中公开的文献《斜入射电磁波在非均匀碰撞等离子体中的折射和反射特性》介绍了一种等离子体中等效折射、反射系数的求解方法。文中以一维非均匀碰撞吸收型等离子体为例，对斜入射电磁波的折射、反射特性进行了分析，但未说明如何将该方法扩展到复杂外形等离子体包覆目标的散射求解中。
综上分析可知，虽然国内外多家单位针对等离子体包覆目标的问题开展了电磁散射建模方法研究，研究方向涵盖基于时域有限差分法(FDTD)的等离子体的数值建模方法、基于传输矩阵的平行分层等离子体散射建模方法等。但现有研究多是针对远场情况下开展的。在近场电磁波入射条件下，均匀平面波假设不再成立，此时需要考虑电磁波传播过程的发散性等近场效应的影响，将极大增加建模的难度。
通过检索发现针对等离子体包覆目标的近场电磁散射建模研究较少，检索到的一篇相关论文《高频方法的改进及在等离子体涂覆中的应用》也是基于传输矩阵方法的，无法推广到应用更广泛且更复杂的非平行分层等离子体包覆目标情况。因此，现有技术方案的适用性受到很大限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法。此方法旨在解决近场电磁散射中非平行分层等离子体包覆目标适用性受限的问题，通过将等离子体等效为分层介质并将近场的发散及传输衰减等效应引入到等离子体包覆目标的弹跳射线法中，实现等离子体包覆目标的近场电磁散射建模，极大扩展适用范围。
为达到上述目的，本发明提供了一种等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，包括以下步骤：
步骤1：近场发射天线向等离子体包覆目标发射入射射线，在等离子体包覆目标的表面进行多次射线投射，投射出多次反射射线和多次折射射线；
步骤2：根据入射射线、多次反射射线和多次折射射线，进行等离子体包覆目标的近场射线追踪计算，获得入射射线的入射边矢量、多次反射射线的反射边矢量和多次折射射线的折射边矢量，完成等离子体包覆目标的近场射线追踪；
步骤3：根据入射射线、多次反射射线和多次折射射线，进行等离子体包覆目标的近场场强追踪计算，获得等离子体包覆目标的电场信息，完成等离子体包覆目标的近场场强追踪；
步骤4：在四边形面元内对等离子体包覆目标进行近场积分计算，获得等离子体包覆目标的散射电场贡献值，完成等离子体包覆目标的近场电磁散射建模。
最优选的，射线投射包括以下步骤：
步骤1.1：近场发射天线向等离子体包覆目标的表面，发射入射射线；
步骤1.2：入射射线在等离子体包覆目标的表面进行多次反射投射，生成多次反射射线；
步骤1.3：入射射线在等离子体包覆目标的表面进行折射反射投射，生成多次折射射线。
最优选的，发射入射射线还包括以下步骤：
步骤1.1.1：根据针孔相机原理，在近场发射天线处设置点光源；
步骤1.1.2：在近场发射天线与等离子体包覆目标的中点位置处，设置虚拟孔径面，并对虚拟孔径面进行网格划分，获得虚拟孔径面的网格连线；
步骤1.1.3：近场发射天线处的点光源沿着虚拟孔径面的网格连线，向等离子体包覆目标的表面进行射线投射，发射出入射射线。
最优选的，近场射线追踪计算还包括以下步骤：
步骤2.1：根据入射射线，计算入射射线的入射边矢量；
步骤2.2：根据入射边矢量进行反射边矢量计算，获得多次反射射线的反射边矢量；
步骤2.3：根据反射边矢量，进行折射边矢量计算，获得折射射线的折射边矢量。
最优选的，反射边矢量计算包括以下步骤：
步骤2.2.1：根据入射边矢量和反射射线进行反射边矢量计算，获得反射射线的反射边矢量；
步骤2.2.2：反射射线传播一段距离后，再次与目标相遇，计算多次反射射线的反射边矢量。
最优选的，等离子体包覆目标的电场信息包括：入射射线的入射场强、多次反射射线的反射场强、反射射线作为下一次入射射线的入射场强、多次折射射线的折射场强和电场传输衰减与相移量。
最优选的，等离子体包覆目标的近场场强追踪计算包括以下步骤：
步骤3.1：根据近场弹跳射线法，根据天线方向图、极化信息及所述入射射线相对几何关系，计算入射射线与等离子体包覆目标的表面上的首个入射交点的入射射线的入射场强；
步骤3.2：根据入射场强和反射射线，进行反射射线场强计算，获得反射射线的反射场强、反射射线作为下一次入射射线的入射场强；
步骤3.3：根据入射场强和折射射线，进行折射场强计算，获得折射射线的折射场强；
步骤3.4：根据近场条件的天线波束发散性，计算出等离子体包覆目标中的电场传输衰减与相移量。
最优选的，近场积分计算包括以下步骤：
步骤4.1：针对任意一个四边形面元，计算四边形面元的单位散射波矢；
步骤4.2：根据任意一个面元的单位散射波矢，计算等离子体包覆目标的金属表面的物理光学积分；
步骤4.3：根据任意一个面元的单位散射波矢，对等离子体包覆目标的分界面进行散射电场贡献计算，获得等离子体表面进行反射造成的散射电场贡献值。
运用此发明，解决了近场电磁散射中非平行分层等离子体包覆目标适用性受限的问题，通过将等离子体等效为分层介质并将近场的发散及传输衰减等效应引入到等离子体包覆目标的弹跳射线法中，实现了等离子体包覆目标的近场电磁散射建模，极大扩展了适用范围。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，在近场射线追踪中，参考经典的针孔相机原理来实现近场射线的投射，利用发散性的射线来模拟近场电磁波在多层等离子体中的反射与折射，获取射线的传播路径信息。
2、本发明提供的等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，在近场场强追踪中，综合考虑天线方向图，球面波传输发散效应以及等离子体的反射、折射与传输衰减作用，沿射线传播路径进行场强追踪，获取射线在多层介质中各个交点位置的电场信息。
3、本发明提供的等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，在近场远场积分中，针对出射射线，在考虑接收天线方向图的情况下，引入面元的独立散射波矢，对物理光学计算公式进行改进，实现等离子体包覆目标的近场电磁散射建模。
附图说明
图1为本发明提供的近场电磁散射建模方法流程图；
图2为本发明提供的近场射线追踪示意图；
图3为本发明提供的电磁波入射到介质平面的示意图；
图4为本发明提供的双层等离子体包覆金属平板的算例示意图；
图5为本发明提供的双层等离子体包覆的电磁散射仿真结果图。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。
本发明提供了一种等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：近场发射天线向等离子体包覆目标发射入射射线i(incidentRay)，在等离子体包覆目标的表面进行多次射线投射，投射出多次反射射线r(reflectedRay)和多次折射射线γ(Refraction Ray)；
其中，所述射线投射包括以下步骤：
步骤1.1：近场发射天线向等离子体包覆目标的表面，发射出入射射线i；其中，所述发射入射射线i还包括以下步骤：
步骤1.1.1：根据针孔相机原理，在近场发射天线处设置点光源，采用点光源投射图方式实现射线投射；
步骤1.1.2：在近场发射天线与等离子体包覆目标的中点位置处，设置虚拟孔径面，并对虚拟孔径面进行网格划分，获得虚拟孔径面的网格连线；
步骤1.1.3：近场发射天线处的点光源沿着虚拟孔径面的网格连线，向等离子体包覆目标的表面进行射线投射，发射出入射射线i。
其中，根据几何关系，为了保证入射到等离子体包覆目标的入射射线i的密度在波长的十分之一，将虚拟孔径面处的入射射线i的尺寸进行划分，且划分的虚拟孔径面处的入射射线i尺寸为w，且满足：
Figure BDA0002756184520000061
其中，d为近场发射天线处的点光源到所述虚拟孔径面的距离；D为近场发射天线处的点光源到等离子体包覆目标的几何中心的距离；λ为波长。
步骤1.2：入射射线i在等离子体包覆目标的表面进行多次反射投射，生成t次反射射线rt。
步骤1.3：入射射线i在等离子体包覆目标的表面进行多次折射投射，生成h次折射射线γh。
其中，入射射线在等离子体包覆目标的表面进行的多次反射投射和多次折射投射，均遵循斯涅耳(Snell)反射定律。
在本实施例中，如图2所示，从近场发射天线的点光源发出过虚拟孔径面M、N两点的射线L11和L21组成入射射线，经过反射体R1反射后，反射射线L12和L22与反射体R2相交。
步骤2：根据入射射线i、t次反射射线rt和h次折射射线γh，进行等离子体包覆目标的近场射线追踪计算，获得入射射线i的入射边矢量
Figure BDA0002756184520000062
t次反射射线的反射边矢量
Figure BDA0002756184520000063
(t为反射投射的次数)和h次折射射线的折射边矢量
Figure BDA0002756184520000064
(h为折射投射的次数)，完成等离子体包覆目标的近场射线追踪。
其中，等离子体包覆目标的近场射线追踪计算还包括以下步骤：
步骤2.1：根据入射射线i，计算入射射线i的入射边矢量
Figure BDA0002756184520000065
步骤2.2：根据入射射线i的入射边矢量
Figure BDA0002756184520000066
进行反射边矢量计算，获得t次反射射线的反射边矢量
Figure BDA0002756184520000071
t为反射投射的次数；
为了便于后续的电磁散射计算，需对一次反射射线的反射边矢量
Figure BDA00027561845200000713
进行求解；由于近场条件下的一次反射射线是发散的，在传播过程中一次反射射线的反射边矢量
Figure BDA0002756184520000072
的幅度随着传播深度的增加而增大，在等离子体包覆目标的表面发生反射投射时，反射射线的反射边矢量的方向会发生偏转。
其中，反射边矢量计算包括以下步骤：
步骤2.2.1：反射过程对射线管的边矢量偏转效应求解，主要包括：
设反射面的法向单位矢量为
Figure BDA0002756184520000073
入射射线和反射射线的边矢量分别为
Figure BDA0002756184520000074
和
Figure BDA0002756184520000075
根据几何关系，两者满足
Figure BDA0002756184520000076
步骤2.2.2：传播过程对射线管边矢量的发散效应求解，主要包括：
反射射线经过一段传播距离后，在传播过程中需引入射线发散性对射线管边矢量的影响，当射线再次与目标相遇时，多次反射射线的反射边矢量为
Figure BDA0002756184520000077
式中，L1为射线源到首个交点的传播路径长度，L2为射线源到二次反射交点处的传播路径长度。
步骤2.3：根据t次反射射线的反射边矢量
Figure BDA0002756184520000078
进行折射边矢量计算，获得h次折射射线的边矢量
Figure BDA0002756184520000079
且h次折射射线的折射边矢量
Figure BDA00027561845200000710
满足：
Figure BDA00027561845200000711
其中，
Figure BDA00027561845200000712
为折射后的射线传播方向的单位矢量；l2为该折射路径中折射的传播长度；n1和n2分别为折射发生时等离子体包覆目标表面的上层和下层介质的折射率；L1为从射线源到折射交点的传播路径长度。
步骤3：根据入射射线i、t次反射射线rt和h次折射射线γh，进行等离子体包覆目标的近场场强追踪计算，获得等离子体包覆目标的电场信息，完成等离子体包覆目标的近场场强追踪。
其中，等离子体包覆目标的电场信息包括：入射射线i的入射场强Ei、多次反射射线r的反射场强Er、反射射线r作为下一次入射射线再次与等离子体包覆目标的表面上的第m个反射交点处的入射场强Erm、多次折射射线γ的折射场强Eγ和电场传输衰减与相移量Ef。
其中，等离子体包覆目标的近场场强追踪计算包括以下步骤：
步骤3.1：在近场条件下，入射电磁波不满足均匀平面波条件，在求解入射射线i与等离子体包覆目标的表面的入射场强Ei时，必须考虑天线方向图以及距离等因素对散射特性的影响。
基于近场弹跳射线法，根据天线方向图、极化信息及入射射线i相对几何关系与等离子体包覆目标的内部场强E0，计算入射射线i与等离子体包覆目标的表面上的首个入射交点的入射场强Ei，入射场强Ei满足：
Figure BDA0002756184520000081
其中，E0为天线单位距离位置处的天线辐射电场，其幅度取1V/m；Li为近场发射天线处的点光源到等离子体包覆目标的表面上首个入射交点的距离，也即程序内部存储的首个入射交点处的射线传播路径长度；k为电磁波波数；ikLi为首个反射点处的相位；θi、
Figure BDA0002756184520000082
为当前射线与天线波束指向的夹角；
Figure BDA0002756184520000083
为天线在近场的方向性函数；epi为当前射线交点处由极化决定的电磁波矢量方向。
步骤3.2：结合反射的几何关系以及理想导体边界条件，根据入射射线i的入射场强Ei和反射射线r，进行反射射线场强计算，获得反射射线r的反射场强Er、反射射线r作为下一次入射射线再次与等离子体包覆目标的表面上的第m个反射交点处的入射场强Erm。
其中，反射射线场强计算包括以下步骤：
步骤3.2.1：当入射射线i入射到理想导体表面时，发生发射现象，结合反射的几何关系以及理想导体边界条件，反射电场Er求解过程可以简化为
Figure BDA0002756184520000084
式中，Ei为当前反射点处的入射电场矢量；
Figure BDA0002756184520000085
为当前反射点处的法向单位矢量。
步骤3.2.2：对于多次反射交点，利用反射电场Er求解前一交点处的反射电场后，还需要考虑从上一交点到当前交点传播发散对电场的影响。在自由空间传播情形下，多次反射交点处的入射电场为
Figure BDA0002756184520000091
式中，Er为前一交点处的反射电场；Lm为从发射源到当前交点处射线的传播路径长度，Lm-1为从发射源到射线前一交点处的传播路径长度，Lm-1,m为前一交点到当前交点射线的传播路径长度，ikLm-1,m为前一交点到当前交点传播所引起的相位延时。通过上式，即可实现对多次反射交点处入射电场场强矢量和相位的求解。
步骤3.2.3：当电磁波在等离子体分界面发生反射时，反射电场可以表示为：
Figure BDA0002756184520000092
式中，
Figure BDA0002756184520000093
和
Figure BDA0002756184520000094
分别为当前交点的垂直极化和平行极化的复电场反射系数；
Figure BDA0002756184520000095
为入射电场垂直极化方向的单位矢量，
Figure BDA0002756184520000096
为入射电场平行极化方向的单位矢量。
步骤3.3：根据入射射线i的入射场强Ei和折射射线γ，进行折射场强计算，获得折射射线γ的折射场强Eγ，且满足：
Figure BDA0002756184520000097
其中，
Figure BDA0002756184520000098
和
Figure BDA0002756184520000099
分别为入射射线的垂直极化和平行极化的复电场传输系数。
在本实施例中，如图3所示，入射射线的入射方向为
Figure BDA00027561845200000910
反射射线的反射方向为
Figure BDA00027561845200000911
折射射线的折射方向为
Figure BDA00027561845200000912
上层介质的介电常数和磁导率分别为
Figure BDA00027561845200000913
和
Figure BDA00027561845200000914
下层介质的介电常数和磁导率分别为
Figure BDA00027561845200000915
和
Figure BDA00027561845200000916
步骤3.4：根据近场条件的特殊性，引入天线波束发散性的影响，计算出等离子体包覆目标中的电场传输衰减与相移量Ef，且满足：
Figure BDA00027561845200000917
其中，Lm-1为从从近场发射天线处的点光源到第m-1个交点处的传播路径长度；lm为第m-1个交点到第m个交点的入射射线的传播路径长度，即入射射线在等离子体中传播的路径长度；nm-1和nm分别为等离子体内部上层和当前层介质的折射率；j为负的虚数单位；r为电磁波在第i层介质中的传播矢量；
Figure BDA00027561845200000918
为第i层介质中的波数，且满足：
Figure BDA0002756184520000101
其中，
Figure BDA0002756184520000102
和
Figure BDA0002756184520000103
分别为相位和振幅的传播方向；对于均匀平面波
Figure BDA0002756184520000104
和
Figure BDA0002756184520000105
的方向相同；对于非均匀平面波，
Figure BDA0002756184520000106
和
Figure BDA0002756184520000107
存在一定夹角；
Figure BDA0002756184520000108
和
Figure BDA0002756184520000109
分别为相位常数和衰减常数，且分别满足：
Figure BDA00027561845200001010
Figure BDA00027561845200001011
其中，k0为波数；ε'r为介电常数实部；ε”r为介电常数虚部。
步骤4：近场条件下，在四边形面元内对等离子体包覆目标进行近场积分计算，获得等离子体包覆目标的表面进行反射造成的散射电场贡献值Esr，完成等离子体报复目标的近场电磁散射建模。
其中，近场积分计算包括以下步骤：
步骤4.1：针对第n个四边形面元，计算第n个四边形面元的单位散射波(scattering)的散射波矢为
Figure BDA00027561845200001012
且满足：
Figure BDA00027561845200001013
其中，s表示散射波；rn′为第n个面元中心所对应的位置矢量；n＝1,2,3,4。
步骤4.2：如图4所示为双层等离子体包覆金属平板的算例示意图，模型的尺寸为(2m，5m，2.5m)，金属底板位于YZ平面，-X轴方向，在垂直于金属底板方向，介质块被分为两层；根据第n个面元的单位散射波矢
Figure BDA00027561845200001014
计算等离子体包覆目标的金属表面的物理光学积分Εs(r)，且满足：
Figure BDA00027561845200001015
其中，j为负的虚数单位；k0为波数；Z为自由空间波阻抗；N为四边形面元总数；Jn(r′n)为第n个面元上的表面等效电流；Rn为从第n个面片到观测天线的传播距离；
Figure BDA00027561845200001016
为第n个面元所对应的接收天线方向图；In为当前面元的面积。
步骤4.3：根据第n个面元的单位散射波矢
Figure BDA00027561845200001017
对等离子体包覆目标的分界面进行散射电场贡献计算，获得等离子体表面反射射线r，进行反射造成的散射电场贡献值Esr，且满足：
Figure BDA0002756184520000111
其中，Z为自由空间的波阻抗；Rn为从当前面片到观测天线的传播距离；
Figure BDA0002756184520000112
为第n个面元所对应的接收天线方向图；
Figure BDA0002756184520000113
为表面单位法向量；
Figure BDA0002756184520000114
ET为当前交点处的总电场；HT为当前交点处的总磁场。
且，当前交点处的总电场ET与表面单位法向量
Figure BDA0002756184520000115
的叉乘
Figure BDA0002756184520000116
为切向电流，且满足：
Figure BDA0002756184520000117
其中，
Figure BDA0002756184520000118
为入射方向单位矢量，
Figure BDA0002756184520000119
为入射电场方向矢量，
Figure BDA00027561845200001110
为电场法向单位矢量，
Figure BDA00027561845200001111
为电场平行方向单位矢量，Γ⊥和Γ||为介质的垂直极化和平行极化下的反射系数。
当前交点处的总磁场HT与表面单位法向量
Figure BDA00027561845200001112
的叉乘为切向磁流，且满足：
Figure BDA00027561845200001113
在本实施例中，如图5所示，为外层(远离金属基底)等离子体的特征频率设为1.5GHz，电子碰撞频率为2GHz，其相应的介电常数εr＝0.72-0.28i；内层等离子体的特征频率为1.7GHz，电子碰撞频率为2GHz，其相应的介电常数εr＝0.64-0.36i时，观测距离为20m是，2GHz的扫角RCS曲线，图中虚线为商用软件仿真结果，实线为本专利算法的仿真结果，两者吻合很好。
本发明的工作原理：
近场发射天线向等离子体包覆目标发射入射射线，在等离子体包覆目标的表面进行多次射线投射，投射出多次反射射线和多次折射射线；根据入射射线、多次反射射线和多次折射射线，进行等离子体包覆目标的近场射线追踪计算，获得入射射线的入射边矢量、多次反射射线的反射边矢量和多次折射射线的折射边矢量，完成等离子体包覆目标的近场射线追踪；根据入射射线、多次反射射线和多次折射射线，进行等离子体包覆目标的近场场强追踪计算，获得等离子体包覆目标的电场信息，完成等离子体包覆目标的近场场强追踪；在四边形面元内对等离子体包覆目标进行近场积分计算，获得等离子体包覆目标的散射电场贡献值，完成等离子体包覆目标的近场电磁散射建模。
综上所述，本发明一种等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，解决了近场电磁散射中非平行分层等离子体包覆目标适用性受限的问题，通过将等离子体等效为分层介质并将近场的发散及传输衰减等效应引入到等离子体包覆目标的弹跳射线法中，实现了等离子体包覆目标的近场电磁散射建模，极大扩展了适用范围。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：近场发射天线发射入射射线，在等离子体包覆目标的表面进行多次射线投射，反射出多次反射射线和多次折射射线；
步骤2：根据所述入射射线、所述多次反射射线和所述多次折射射线，进行等离子体包覆目标的近场射线追踪计算，获得所述入射射线的入射边矢量、所述多次反射射线的反射边矢量和所述多次折射射线的折射边矢量；
步骤3：根据所述入射射线、所述多次反射射线和所述多次折射射线，进行等离子体包覆目标的近场场强追踪计算，获得等离子体包覆目标的电场信息；
步骤4：在四边形面元内对等离子体包覆目标进行近场积分计算，获得离子体包覆目标的散射电场贡献值，完成等离子体报复目标的近场电磁散射建模。
2.如权利要求1所述的等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，其特征在于，所述射线投射包括以下步骤：
步骤1.1：近场发射天线向等离子体包覆目标的表面，发射所述入射射线；步骤1.2：所述入射射线在等离子体包覆目标的表面进行多次投射投射，生成所述多次反射射线；
步骤1.3：所述入射射线在等离子体包覆目标的表面进行多次折射投射，生成所述多次折射射线。
3.如权利要求2所述的等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，其特征在于，发射所述入射射线还包括以下步骤：
步骤1.1.1：根据针孔相机原理，在近场发射天线处设置点光源；
步骤1.1.2：在所述点光源与等离子体包覆目标的中点位置处，设置虚拟孔径面，并对所述虚拟孔径面进行网格划分，获得所述虚拟孔径面的网格连线；
步骤1.1.3：所述点光源沿着所述网格连线，向等离子体包覆目标进行射线投射，发射出所述入射射线。
4.如权利要求1所述的等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，其特征在于，所述近场射线追踪计算还包括以下步骤：
步骤2.1：根据所述入射射线，计算所述入射边矢量；
步骤2.2：根据所述入射边矢量进行反射边矢量计算，获得所述反射边矢量；
步骤2.3：根据所述反射边矢量，进行折射边矢量计算，获得所述折射边矢量。
5.如权利要求4所述的等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，其特征在于，所述反射边矢量计算包括以下步骤：
步骤2.2.1：根据所述入射边矢量和反射射线进行反射边矢量计算，获得反射射线的反射边矢量；
步骤2.2.2：反射射线传播一段距离后再次与等离子体包覆目标相遇，计算出多次反射射线的反射边矢量。
6.如权利要求1所述的等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，其特征在于，所述等离子体包覆目标的电场信息包括：所述入射射线的入射场强、所述多次反射射线的反射场强、所述反射射线作为下一次入射射线的入射场强、所述多次折射射线的折射场强和电场传输衰减与相移量。
7.如权利要求6所述的等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，其特征在于，所述近场场强追踪计算包括以下步骤：
步骤3.1：基于近场弹跳射线法，根据天线方向图、极化信息及所述入射射线相对几何关系，计算所述入射射线的入射场强；
步骤3.2：根据所述入射射线的入射场强和所述反射射线，进行反射射线场强计算，获得所述反射场强、所述反射射线作为下一次入射射线的入射场强；
步骤3.3：根据所述入射射线的入射场强和所述折射射线，进行折射场强计算，获得所述折射场强；
步骤3.4：根据近场条件的天线波束发散性，计算等离子体包覆目标中的所述电场传输衰减与相移量。
8.如权利要求1所述的等离子体包覆目标的近场电磁散射建模方法，其特征在于，所述近场积分计算包括以下步骤：
步骤4.1：针对任意一个四边形面元，计算所述任意一个四边形面元的单位散射波矢；
步骤4.2：根据所述任意一个面元的单位散射波矢，计算等离子体包覆目标的表面的物理光学积分；
步骤4.3：根据所述任意一个面元的单位散射波矢，对等离子体包覆目标的分界面进行散射电场贡献计算，获得等离子体反射造成的散射电场贡献值。
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