CN112949088A - 一种介质多尺度结构电磁散射场获取方法及装置 - Google Patents

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CN112949088A CN202110329703.9A CN202110329703A CN112949088A CN 112949088 A CN112949088 A CN 112949088A CN 202110329703 A CN202110329703 A CN 202110329703A CN 112949088 A CN112949088 A CN 112949088A
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Abstract

本发明涉及基于自适应离散射线追踪的均匀介质RCS仿真技术。本发明的一种介质多尺度结构电磁散射场获取方法包括：将可见三角面元分割为若干个子面元，并在每个子面元上确定一个点用于定位射线，剔除无效射线；对于平板结构，令入射射线按照50％的概率发生反射，并对弹跳后的射线功率进行2倍加权处理；对于曲面结构，将入射射线一分为二；对于弹跳至某子面元上的射线，对入射场幅度进行加权，以该子面元作为等效积分区间来计算该射线在本次弹跳中的散射场贡献，将所有射线的散射场贡献叠加，得到介质多尺度结构的电磁散射总场。本发明的一种介质多尺度结构电磁散射场获取装置包括射线初始化模块、自适应射线追踪模块和远区散射场计算模块。

Description

一种介质多尺度结构电磁散射场获取方法及装置
技术领域
本发明涉及电磁散射计算领域，尤其涉及基于自适应离散射线追踪的均匀介质雷达散射截面(RCS)仿真方法。
背景技术
射线弹跳法(SBR)是解决复杂金属目标表面多次反射和介质目标透射问题的常用方法，其基本原理是将照射到物体表面的电磁波分解为独立的射线管，然后追踪每根射线管在目标上的反射/透射路径，采用几何光学(GO)法计算电磁波在物体内部的反射/透射，采用物理光学(PO)法计算接收方向可见的面元散射场。SBR方法在计算实现中的主要难点是如何处理射线管分裂带来的误差。为了保证计算精度，传统的SBR要求射线管尺寸在1/10波长以内，对于复杂介质结构，存在射线管数量过大导致的内存和效率瓶颈。主流的改进方法采用自适应孔径划分实现对射线管分裂的精细化处理，并结合计算机图形学加速技术进一步提升计算效率。这类方法可以采用较粗的初始射线管，但对于复杂结构或介质目标，射线数会随着射线管的分裂而急剧上升。此外，基于射线密度归一化(RDN)的弹跳射线法摒弃了追踪射线管的方式，而是将入射波等效为大量均匀分布的随机离散射线，每根射线携带相同的能量，虽然避免了对射线管分裂的处理，但为了实现复杂结构或严重斜投影下的准确计算，也要求射线管尺寸在1/10波长以内，计算效率和内存需求限制了其在工程中的应用。
因此，针对舰船、飞机等包含介质结构的实际电大隐身目标，亟需一种新的SBR实现技术，以突破计算效率和内存需求的瓶颈问题，满足实际工程应用中的计算需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于现有电大隐身目标的电磁散射特性计算过程中，由于射线管分裂导致计算效率低以及内存需求大，针对现有技术中的缺陷，提供一种介质多尺度结构电磁散射场获取方法及装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种介质多尺度结构电磁散射场获取方法，所述方法包括：
射线初始化：将每个可见三角面元分割为若干个子面元，并在每个子面元上确定一个点用于定位射线，剔除与不可见子面元相关的射线；
自适应射线追踪：对于平板结构，令入射射线按照50％的概率发生反射，并对反射或折射后的射线功率进行2倍加权处理；对于曲面结构，将一根入射射线分为一根反射射线和一根折射射线；
远区散射场计算：对于弹跳至某个三角面元上的射线，判断该射线在该三角面元上的入射点所属的子面元，当该子面元在接收点处可见时，对入射场幅度进行加权，加权因子为
Figure BDA0002993553130000021
q表示子面元编号，S表示该子面元的面积，
Figure BDA0002993553130000022
良示射线入射方向单位矢量，
Figure BDA0002993553130000023
表示子面元法向矢量，并以该子面元作为等效积分区间来计算该射线在本次弹跳中的散射场贡献，将所有可见子面元上的所有射线的散射场贡献进行叠加，得到介质多尺度结构的电磁散射总场。
可选地，所述射线初始化的过程中，每个可见三角面元被分割为m2个子三角面元。
可选地，所述射线初始化的过程中，将每个子三角面元的重心作为射线的入射点。
可选地，所述剔除与不可见子面元相关的射线包括：
通过射线投射法计算每个子三角面元的重心在入射方向的可见性，据此筛选出由面元间相互遮挡造成的不可见子面元，然后剔除与所述不可见子面元相关的射线。
可选地，所述自适应射线追踪的过程中，对于曲面结构，根据入射点处的曲率将每根反射射线和每根折射射线分别细分为若干根反射射线和若干根折射射线，细分后的所述若干根反射射线所对应的面积之和等于细分前的反射射线所对应的面积，细分后的所述若干根折射射线所对应的面积之和等于细分前的折射射线所对应的面积。
可选地，所述远区散射场计算的过程中，判断该射线在该三角面元上的入射点所属的子面元包括：
计算该射线在该三角面元上的入射点到每个子面元重心的距离；
将最小距离所对应的子面元作为该射线在该三角面元上的入射点所属的子面元。
可选地，所述远区散射场计算的过程中，以该子面元作为等效积分区间来计算该射线在本次弹跳中的散射场贡献所采用的公式为：
Figure BDA0002993553130000031
其中，Es(r)表示散射场，j表示复数，r表示子面元重心至接收点之间的距离，
Figure BDA0002993553130000034
表示观察方向的单位矢量，Ms表示子面元表面等效磁流，Z0表示自由空间的波阻抗，Js表示子面元表面等效电流，
Figure BDA0002993553130000032
ai表示子面元第i条边的长度和取向，其取向与
Figure BDA0002993553130000033
成右手螺旋关系，ri表示子面元第i条边中点位置的矢量，k表示入射射线的波数。
可选地，在所述射线初始化的过程中，可见三角面元通过自遮挡判断进行筛选。
本发明还提供了一种介质多尺度结构电磁散射场获取装置，所述装置包括：
射线初始化模块，其配置成将每个可见三角面元分割为若干个子面元，并在每个子面元上确定一个点用于定位射线，剔除与不可见子面元相关的射线；
自适应射线追踪模块，其配置成对于平板结构，令入射射线按照50％的概率发生反射，并对反射或折射后的射线功率进行2倍加权处理；对于曲面结构，将一根入射射线分为一根反射射线和一根折射射线；和
远区散射场计算模块，其配置成对于弹跳至某个三角面元上的射线，判断该射线在该三角面元上的入射点所属的子面元，当该子面元在接收点处可见时，对入射场幅度进行加权，加权因子为
Figure BDA0002993553130000041
q表示子面元编号，S表示该子面元的面积，
Figure BDA0002993553130000042
表示射线入射方向单位矢量，
Figure BDA0002993553130000043
表示子面元法向矢量，并以该子面元作为等效积分区间来计算该射线在本次弹跳中的散射场贡献，将所有可见子面元上的所有射线的散射场贡献进行叠加，得到介质多尺度结构的电磁散射总场。
可选地，所述自适应射线追踪模块中，对于曲面结构，根据入射点处的曲率将每根反射射线和每根折射射线分别细分为若干根反射射线和若干根折射射线，细分后的所述若干根反射射线所对应的面积之和等于细分前的反射射线所对应的面积，细分后的所述若干根折射射线所对应的面积之和等于细分前的折射射线所对应的面积。
实施本发明的一种介质多尺度结构电磁散射场获取方法及装置，具有以下有益效果：避免了复杂的射线管分裂处理，降低了算法复杂度；通过射线自适应增减，在保证精度的同时显著减少了射线数量，提高了计算效率和工程实用性，降低了对硬件设备的内存需求。
附图说明
图1是本发明实施例一的一种介质多尺度结构电磁散射场获取方法的示意性流程图；
图2是本发明实施例一的三角面元分割示意，其中(a)表示未分割的三角面元，(b)表示将一个三角面元分割为4个子面元，(c)表示将一个三角面元分割为9个子面元；
图3是本发明实施例一的平板结构上的射线路径和功率追踪示意图，其中(a)表示折射，(b)表示反射；
图4是本发明实施例一的曲面结构上的射线路径和功率追踪示意图，其中(a)表示射线未细分，(b)表示射线细分；
图5是本发明实施例一的单根射线在某可见面元上的PO远场等效计算原理示意图；
图6是本发明实施例一的采用本实施例的方法与MLFMA对介质-金属组合二面角模型进行仿真得到的RCS对比曲线，其中(a)为几何模型，(b)为仿真结果；
图7是本发明实施例一的采用本实施例的方法对典型金属-介质组合结构进行仿真计算得到的RCS与实际测量的RCS的对比结果；
图8是本发明实施例一的一种介质多尺度结构电磁散射场获取装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的一种介质多尺度结构电磁散射场获取方法一般性地可以包括如下步骤S1至步骤S4。
步骤S1、射线初始化
射线划分是为了将入射波分解为大量可独立处理的射线管，而在目标表面进行射线划分实际上是对入射波的逆向追踪，其好处是可以根据目标结构精确定制每一条射线管的尺寸和位置，在保证对目标表面的照射区域进行全覆盖的同时不会产生多余射线。本实施例中的目标模型由三角平面元构成，下面给出具体实现方法。
首先通过自遮挡(self-occlusion)判断初步筛选出不可见的三角面元，其余为可见三角面元。
将每个可见三角面元分割为若干个子面元，子面元数量根据实际情况进行人为设定，例如，图2(a)为未分割的三角面元，在该三角面元的每条边上取二等分点，连接各二等分点，形成图2(b)所示的4个子面元，如果在该三角面元的每条边上取三等分点，连接各三等分点，则形成图2(c)所示的9个子面元，……，在该三角面元的每条边上取m等分点，连接各m等分点，则形成m2个子面元。
在每个子面元上确定一个点用于定位射线，这个点优选为子面元的重心，将所述重心作为入射射线与子面元的交点，即入射点，至此，发射到三角面元上的m2条射线被完全确定。
通过射线投射到各子面元上的入射点在入射方向的可见性，进一步筛选出由于子面元间相互遮挡所造成的整体或部分不可见的子面元，然后剔除与不可见子面元相关的无效射线。至此，在准确识别目标可见区域的基础上完成了射线的初始化。由于构成复杂目标的面元数较多，采用Kd-tree算法建立目标面元空间关系的拓扑结构，以提高射线追踪的效率。
由于射线的划分以面元为单位，通常情况下，不同的面元在发射面(与入射方向垂直的平面)的投影面积不同，单根入射射线所代表的射线管横截面积为：
Figure BDA0002993553130000071
式中，q为子面元编号，Sq为子面元q的面积，
Figure BDA0002993553130000072
为子面元法向单位矢量，
Figure BDA0002993553130000073
为射线入射方向单位矢量，m为三角面元各边的等分数。显然，每个三角面元上的m2根射线代表的子波束大小(即射线管的横截面积Aq)相同，而不同三角面元上的射线代表的子波束大小不同。这样，每条射线管就可以用单根射线和与之对应的射线管的横截面积Aq来等价表示。
步骤S2、自适应射线追踪
完成射线初始化后，就要在射线路径追踪的过程中同步计算场的传播。在射线路径追踪过程中，良导体目标只需要考虑几何光学反射，而介质目标要同时考虑反射和折射。
实际目标主要由平板和曲面两种结构组成，下面根据目标面元上各点的曲率情况，分别针对平板结构和曲面结构两种情况给出射线自适应优化处理过程。
对于平板结构，入射射线与分界面碰撞后，在有限范围内，各面元的射线入射方向基本一致，各面元的射线反射方向基本一致，各面元的射线折射方向也基本一致。可假定入射射线按照50％的概率随机发生反射或折射，如图3所示。为了使分界面上反射和折射功率整体平衡，需要对反射或折射后的射线功率进行2倍加权处理，由于射线场是确定的，实际上是等效于将射线对应的截面积变成2Aq。通过这种近似处理，虽然单根射线的散射贡献计算并不精确，但可以得到满意的整体效果，并且总的射线数不会随着追踪深度增加而变化，对于大型平板类目标，会极大提高计算效率。
对于曲面结构，由于不同入射射线的反射方向不同、折射方向也不同，因此需要对入射射线进行射线分裂处理，通常情况下可按照图4(a)所示，将入射射线一分为二，分裂后的两根射线面积与分裂前的射线面积相等。如果对计算精度有更高的要求，则可以根据子面元的各个顶点估算出入射点处的曲率，根据所述曲率将入射射线按照图2所示方法进一步进行自适应细分，以便更精确地计算该射线的能量在曲面上的传播情况，图4(b)所示为将单根入射线细分为4份的示例，细分后的每根反射线和折射线对应的面积为原来的1/4。
下面给出单根射线反射和折射时几何光学场的计算。
已知碰撞点P0处的入射场为Ei(P0)，则距离P0点sr处的反射场Er(sr)和距离P0点st处的折射场Et(st)可分别表示为：
Er(sr)＝R(P0)Ei(P0)(DF)r exp(-jk1sr) (2)
Et(st)＝T(P0)Ei(P0)(DF)t exp(-jk2st) (3)
式中，R(P0)和T(P0)分别为P0点处的并矢反射系数和并矢折射系数，(DF)r和(DF)t分别表示反射射线和折射射线的扩散系数，k1和k2分别表示两种媒质中的电磁波波数。
步骤S3、远区散射场计算
在高频条件下，物理光学法(PO)用散射体表面的感应电流取代散射体本身作为散射场的源，然后对散射体的表面感应电流积分而求得散射场。根据Stratton-Chu方程，可见面元上远区散射场的一般计算公式为：
Figure BDA0002993553130000091
式中，k0和Z0分别表示射线在自由空间的传播常数和波阻抗，r表示照射区域中心至接收点之间的距离，
Figure BDA0002993553130000092
和
Figure BDA0002993553130000093
分别表示入射方向和观察方向的单位矢量，
Figure BDA0002993553130000094
为入射射线与面元Si的交点到观测点的位置矢量，r′为面元Si上源点的位置矢量，S表示面元的照明部分，Js(r′)和Ms(r′)分别表示面元表面等效电流和等效磁流，lr为介质的相对折射系数的实部(
Figure BDA0002993553130000095
自由空间l＝1)。
对于介质外表面的直接反射射线，其等效流为：
Figure BDA0002993553130000096
Figure BDA0002993553130000097
式中，Ei(r′)和Hi(r′)分别表示介质表面的入射电场强度和磁场强度，Er(r′)和Hr(r′)分别表示介质表面的反射电场强度和磁场强度，对于重新折射出介质目标的射线，其等效流为：
Figure BDA0002993553130000098
Figure BDA0002993553130000099
式中，Et(r′)，Ht(r′)分别表示折射电场强度和磁场强度。
以单根射线为例给出散射场计算的具体处理方法。对于弹跳至某个三角面元上的射线，判断该射线在该三角面元上的入射点所属的子面元。假设在射线初始化过程中取m＝2，将目标上的一个三角面元ΔABC分为4个子面元，如图5所示，O1至O4为各子面元的重心。若截面积为Aq的射线与ΔABC相交于I点，分别求出I点与O1～O4的距离，比较可知I点离O2点的距离最近，即可判断I点落于子面元ΔEFG中。如果ΔEFG在接收点R处可见，则需要计算射线在本次弹跳中的散射场贡献。由于单根射线在面元上没有具体的投影区间，可将射线的功率平摊到ΔEFG中，并以ΔEFG作为等效积分区间进行计算，因此，需要对入射场幅度加权，加权因子A为：
Figure BDA0002993553130000101
式中，q表示子面元编号，S表示子面元面积，
Figure BDA0002993553130000102
为射线入射方向单位矢量，
Figure BDA0002993553130000103
为ΔEFG的法向单位矢量，S为ΔEFG的面积。
确定了PO积分区间和加权因子后，该射线的远区散射场可以表示为：
Figure BDA0002993553130000104
式中，
Figure BDA0002993553130000105
ai表示子面元第i条边(本实施例中，子面元为三角形ΔEFG，i＝1、2、3)的长度和取向，其取向与面元法向矢量
Figure BDA0002993553130000106
成右手螺旋关系，ri表示子面元第i条边中点位置的矢量，k为入射射线的波数。当
Figure BDA0002993553130000107
时，式(10)退化为
Figure BDA0002993553130000108
最后，将所有可见子面元上的所有射线的散射场贡献进行叠加，得到介质多尺度结构的电磁散射总场。
以介质-金属组合二面角几何模型为例计算该模型的散射场。模型如图6(a)所示，其中平行于水平面的平板为金属平板，垂直于水平面的平板为介质平板(介电常数εr＝2.7-j0.1，磁导率μr＝1.0)，金属平板与介质平板的几何尺寸均为1.0m×1.0m×0.02m。图6(b)给出了利用本实施例的方法与快速多极子方法(MLFMA)计算的介质-金属组合二面角几何模型的后向RCS对比曲线，由于MLFMA是一种精度极高的算法，由此能够证明本实施例的方法用于平板结构计算的准确性。
对由圆锥和圆柱组合的典型模型进行测试验证，模型头部为均匀介质圆锥体，模型尾部为导体圆柱。图7给出了利用本实施例的仿真方法与测试得到的RCS曲线对比，可见仿真与测量数据也吻合良好，证明了本实施例的方法用于曲面介质结构计算的准确性。
如图8所示，本实施例还提供了一种介质多尺度结构电磁散射场获取装置，所述装置包括：
射线初始化模块1，其配置成将每个可见三角面元分割为若干个子面元，并在每个子面元上确定一个点用于定位射线，剔除与不可见子面元相关的射线；
自适应射线追踪模块2，其配置成对于平板结构，令入射射线按照50％的概率发生反射，并对反射或折射后的射线功率进行2倍加权处理；对于曲面结构，将一根入射射线分为一根反射射线和一根折射射线；和
远区散射场计算模块3，其配置成对于弹跳至某个三角面元上的射线，判断该射线在该三角面元上的入射点所属的子面元，当该子面元在接收点处可见时，对入射场幅度进行加权，加权因子为
Figure BDA0002993553130000111
q表示子面元编号，S表示该子面元的面积，
Figure BDA0002993553130000112
表示射线入射方向单位矢量，
Figure BDA0002993553130000113
表示子面元法向矢量，并以该子面元作为等效积分区间来计算该射线在本次弹跳中的散射场贡献，将所有可见子面元上的所有射线的散射场贡献进行叠加，得到介质多尺度结构的电磁散射总场。
作为本申请的优选实施例，所述自适应射线追踪模块2中，对于曲面结构，根据入射点处的曲率将每根反射射线和每根折射射线分别细分为若干根反射射线和若干根折射射线，细分后的所述若干根反射射线所对应的面积之和等于细分前的反射射线所对应的面积，细分后的所述若干根折射射线所对应的面积之和等于细分前的折射射线所对应的面积。
本实施实施例的介质多尺度结构电磁散射场获取装置能够执行本申请实施例的介质多尺度结构电磁散射场获取方法的步骤，其原理和效果在此不再赘述。
综上所述，本申请的方法和装置针对金属结构和均匀介质结构的复杂目标电磁散射计算问题，采用三角平面元来对目标进行面剖分，将入射平面波功率在目标可见区域以面元为单位自动分配到非均匀分布的离散射线上(每个面元的方向不同，按照图2的原则自动分配)，根据射线与目标交点处的曲率自动优化反射和透射的射线密度和射线路径，基于几何光学(GO)实现单根射线在目标内部的反射场和透射场等效计算，在可见面上通过等效积分区间计算每一根射线的远区物理光学(PO)散射场。与传统射线法相比，本实施例的方法和装置避免了复杂的射线管分裂处理，降低了算法复杂度；通过射线自适应增减，在保证精度的同时显著减少了射线数量，提高了计算效率。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、获取其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令处理器完成，所述的程序可以存储于计算机可读存储介质中，所述存储介质是非短暂性(英文：non-transitory)介质，例如随机存取存储器，只读存储器，快闪存储器，硬盘，固态硬盘，磁带(英文：magnetic tape)，软盘(英文：floppy disk)，光盘(英文：optical disc)及其任意组合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种介质多尺度结构电磁散射场获取方法，其特征在于，包括：
射线初始化：将每个可见三角面元分割为若干个子面元，并在每个子面元上确定一个点用于定位射线，剔除与不可见子面元相关的射线；
自适应射线追踪：对于平板结构，令入射射线按照50％的概率发生反射，并对反射或折射后的射线功率进行2倍加权处理；对于曲面结构，将一根入射射线分为一根反射射线和一根折射射线；
远区散射场计算：对于弹跳至三角面元上的射线，判断该射线在该三角面元上的入射点所属的子面元，当该子面元在接收点处可见时，对入射场幅度进行加权，加权因子为
Figure FDA0002993553120000011
q表示子面元编号，S表示该子面元的面积，
Figure FDA0002993553120000012
表示射线入射方向单位矢量，
Figure FDA0002993553120000013
表示子面元法向矢量，并以该子面元作为等效积分区间来计算该射线在本次弹跳中的散射场贡献，将所有可见子面元上的所有射线的散射场贡献进行叠加，得到介质多尺度结构的电磁散射总场。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射线初始化的过程中，每个可见三角面元被分割为m2个子三角面元。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述射线初始化的过程中，将每个子三角面元的重心作为射线的入射点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述剔除与不可见子面元相关的射线包括：
通过射线投射法计算每个子三角面元的重心在入射方向的可见性，据此筛选出由面元间相互遮挡造成的不可见子面元，然后剔除与所述不可见子面元相关的射线。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自适应射线追踪过程中，对于曲面结构，根据入射点处的曲率将每根反射射线和每根折射射线分别细分为若干根反射射线和若干根折射射线，细分后的所述若干根反射射线所对应的面积之和等于细分前的反射射线所对应的面积，细分后的所述若干根折射射线所对应的面积之和等于细分前的折射射线所对应的面积。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远区散射场计算的过程中，判断该射线在该三角面元上的入射点所属的子面元包括：
计算该射线在该三角面元上的入射点到每个子面元重心的距离；
将最小距离所对应的子面元作为该射线在该三角面元上的入射点所属的子面元。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远区散射场计算的过程中，以该子面元作为等效积分区间来计算该射线在本次弹跳中的散射场贡献所采用的公式为：
Figure FDA0002993553120000021
其中，Es(r)表示散射场，j表示复数，r表示子面元重心至接收点之间的距离，
Figure FDA0002993553120000024
表示观察方向的单位矢量，Ms表示子面元表面等效磁流，Z0表示自由空间的波阻抗，Js表示子面元表面等效电流，
Figure FDA0002993553120000022
ai表示子面元第i条边的长度和取向，其取向与
Figure FDA0002993553120000023
成右手螺旋关系，ri表示子面元第i条边中点位置的矢量，k表示入射射线的波数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述射线初始化的过程中，可见三角面元通过自遮挡判断进行筛选。
9.一种介质多尺度结构电磁散射场获取装置，其特征在于，包括：
射线初始化模块，其配置成将每个可见三角面元分割为若干个子面元，并在每个子面元上确定一个点用于定位射线，剔除与不可见子面元相关的射线；
自适应射线追踪模块，其配置成对于平板结构，令入射射线按照50％的概率发生反射，并对反射或折射后的射线功率进行2倍加权处理；对于曲面结构，将一根入射射线分为一根反射射线和一根折射射线；和
远区散射场计算模块，其配置成对于弹跳至某个三角面元上的射线，判断该射线在该三角面元上的入射点所属的子面元，当该子面元在接收点处可见时，对入射场幅度进行加权，加权因子为
Figure FDA0002993553120000031
q表示子面元编号，S表示该子面元的面积，
Figure FDA0002993553120000032
表示射线入射方向单位矢量，
Figure FDA0002993553120000033
表示子面元法向矢量，并以该子面元作为等效积分区间来计算该射线在本次弹跳中的散射场贡献，将所有可见子面元上的所有射线的散射场贡献进行叠加，得到介质多尺度结构的电磁散射总场。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述自适应射线追踪模块中，对于曲面结构，根据入射点处的曲率将每根反射射线和每根折射射线分别细分为若干根反射射线和若干根折射射线，细分后的所述若干根反射射线所对应的面积之和等于细分前的反射射线所对应的面积，细分后的所述若干根折射射线所对应的面积之和等于细分前的折射射线所对应的面积。
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