FEKO在雷达散射截面计算中的应用

一、前言 现代战争首先是电子高科技的对抗,而雷达探测与隐身技术又是其主要的对抗领域之一。目标的雷达散射截面（RCS）是评判目标电磁隐身特性的一个重要指标,快速精确的目标RCS分析对于隐身设计人员具有重要的指导意义,尤其是受到世界各国高度重视的飞机、导弹、舰船等雷达目标特性分析。     

组网雷达对等离子体隐身导弹探测能力仿真

等离子体隐身是一项很有发展前途的隐身技术。通过建立某型等离子体隐身导弹模型,分析了其在不同方向和宽频带上的雷达散射截面积(RCS)特性,并通过引入雷达探测概率模型和信息融合机制,针对组网雷达仿真了等离子体隐身导弹的突防能力,仿真结果对等离子体隐身导弹的研究与组网雷达改进探测能力具有参考意义。     

基于FEKO的雷达目标电磁散射特性分析

本文探讨了FEKO电磁仿真软件在雷达散射截面计算中的应用。以空客A380飞机模型为例,使用FEKO计算分析了A380飞机表面电流分布和雷达散射截面角分布特性。仿真结果表明,飞机表面电流分布及雷达散射截面与雷达频率、入射角、极化、飞机结构等因素密切关联。     

基于混合优化的移动传感器网络反隐身研究

利用隐身目标的空间特性和移动传感器网络中探测器的机动性,提出了一种基于传感器轨迹优化的反隐身策略。针对隐身目标提出雷达波束入射角的概念并给出其表达式,提出基于模拟退火和粒子群的混合轨迹优化方法,提高优化算法的收敛速度、精度以及全局搜索能力。该反隐身策略本质上是通过对移动传感器运动轨迹的规划,充分利用传感器网络带来的信息获取优势,使用集中式检测融合对该组网系统的发现概率和跟踪性能进行仿真,仿真结果表明组网系统反隐身性能明显提高,轨迹优化结果符合工程实际。     

飞翼布局双站雷达散射截面仿真与分析

针对飞翼布局广泛应用于隐身飞行器和双站探测日益成为反隐身的重要手段,总结飞翼布局的双站散射规律及双站探测策略。采用多层快速多极子算法,仿真计算3种典型飞翼布局的双站雷达散射截面。仿真计算结果表明,平行原则仍然适用于双站雷达散射截面减缩;从反隐身角度考虑,接收雷达应布置在2倍机翼前缘/机身侧棱后掠角和180°的双站角位置,以捕捉目标较强的前向散射波峰。对抗水平极化的雷达,宜采用布局2和布局3形式的飞翼布局,对抗垂直极化的雷达,宜采用布局1和布局3形式的飞翼布局。     

基于改进快速扩展随机树方法的隐身无人机突防航迹规划

针对隐身无人机在日趋严密的雷达防御系统下的生存问题,提出了基于改进快速扩展随机树的隐身突防航迹规划方法.本文首先对隐身突防航迹规划中无人机的动态雷达散射截面积和雷达的发现准则这两个关键问题进行了分析和建模,然后针对现有算法在解决隐身飞机航迹规划问题时的不足,设计了改进快速扩展随机树算法,将无人机的雷达散射截面积随姿态变化的情况考虑到新节点生成中,并且结合滚动时域策略计算时域范围内所有节点的瞬时发现概率均值,以判断新节点可行性.仿真结果和对比研究表明,算法的改进策略能够处理隐身突防航迹规划的两个特性,并且可在复杂环境下快速生成更优的突防路径.     

等方位角穿越实现隐身航路规划方法研究

在防空系统组网的安伞航路优化问题的研究中,针对非隐身设计的常规飞行器安全穿越雷达的技术,为提高飞行器隐身效果,提出一种利用等方位角飞行进行隐身航路规划的方法.依据飞行器雷达散射截面(RCS)变化特性和雷达可探测范围图,建立了基于等方位角穿越飞行的飞行器雷达隐身航路规划数学模型.利用等方位角隐身穿越航线满足的几何特征,给出了隐身穿越航线段起点和终点的计算机数值解算流程,建立常规飞行器的简化运动方程并求解相应控制率,在MAT-LAB平台上进行仿真.仿真结果表明.非隐身飞行器可以利用等方位角飞行达到隐蔽穿越雷达探测区域的目的,为设计提供了依据.     

半埋入式进气道设计及RCS数值仿真研究

研究减小进气道的雷达散射截面问题,由于外形结构突出,造成强散射源。为提高隐身性能,用埋入式进气道构型,可以减少雷达散射面积。定义了埋入比m的概念,利用超椭圆设计方法,提出一种半埋入式进气道的设计方案,有效地提高了进气流量,同时具有较好的隐身性能。采用基于物理光学迭代法开发的程序,对不同埋入比下的模型进行了RCS数值仿真。结果表明,在计算角度范围内,RCS分布曲线都呈现类马鞍型,使进气道的RCS值最低。随着埋入比m的增大,进气道的RCS值都具有增大的趋势。仿真表明,改进方法效果好,具有较好的隐身性能。     

基于射频隐身的相控阵雷达搜索控制参量优化设计

机载雷达射频隐身技术对提高飞行器生存能力具有重要意义。 本文研究了机载相控阵雷达基于射频隐身的搜索控制参量优化设计。通过分析截获概率原理 ,给出了目标特征和雷达系统性能对驻留时间和波位间隔等搜索控制参量的影响关系,构建 了目标探测性能与隐身性能约束下的优化模型。仿真获得了满足隐身要求下相控阵雷达的最 优搜索控制参数。     

空中隐身目标威胁等级的仿真研究

在多目标来袭的战场环境中,能够有效的评估出包括隐身目标在内的所有目标的威胁等级,是战场指挥决策系统中的核心部分.目前问题的难点在于雷达探测到隐身目标以后,如何将其数据信息进行量化分析用以反映目标的威胁等级,尤其是隐身目标的雷达散射截面积(RCS).建立起层次分析法(AHP)基础,为了适用于隐身目标并改善原始判断矩阵的量化水平,提出了一种隐身目标威胁等级的改进方法.通过引入构造的隶属函数,不仅可以将所有目标的距离、速度和RCS信息进行量化处理并构造成判断矩阵,有效地减少了人为因素的影响.经过对一组不同类型目标的仿真分析,给出了各个目标的威胁等级.结果表明方法有效地评估出隐身目标的威胁等级,为防空火力发挥最大效能提供了依据.     

低可探测性飞机威胁建模及航迹规划仿真研究

提出了一种利用低可探测性(隐身性)飞机RCS变化特性的航迹规划算法.根据目标RCS与雷达作用距离的关系以及简化的固定翼飞机RCS变化率模型,为以雷达为探测手段的防空系统建立威胁杀伤模型,在综合考虑生存概率和路径距离后给出新的航路威胁代价计算函数,最后采用Dijkstra算法在满足飞行约束条件下对隐身性飞机的航迹规划方法进行了大量的仿真.仿真结果表明隐身性作战飞机结合有效的航迹规划算法可以充分发挥自身低可探测性优势而达到隐蔽突防的目的.     

基于FEKO软件的目标RCS计算及数据分析

雷达工程师通常需要计算和分析目标的雷达散射截面(RCS)数据,通过RCS的一维概率密度函数及二维密度分布图来分析目标的隐身特性。另外,通过雷达对目标的扫描角度旋转及入射平面波频率变化获得的RCS数据,通过二维逆傅里叶变换可获得目标的逆合成孔径雷达成像。FEKO是一款三维电磁场分析软件,给出了基于FEKO软件计算目标的RCS,并利用软件的Lua脚本语言分析目标RCS一维概率密度函数、RCS二维密度分布及逆合成孔径雷达成像技术。     

飞机外露物隐身改进设计研究

外露物在一定程度上影响飞机隐身性能,而外露物的共形设计会增加成本。针对低成本准隐身飞机,本文探讨了一种外露物的隐身改进设计,主要采取优化外形,涂敷吸波材料、提升加工工艺等措施实现低成本飞机RCS值的缩减。经过隐身仿真、隐身测试等手段,获取了外露物在不同频点、不同极化下的RCS值,并通过仿真、测试数据对比验证采取隐身改进措施的有效性,并为其它外露物隐身设计提供了设计依据和手段。     

极化MIMO雷达隐身目标检测性能研究*

多输入多输出(MIMO)雷达使用了远距分布的阵元,它利用了信号的空间分集增益来获取更多的目标信息。极化是另一种可以提高雷达系统性能的分集方式。当应对隐身目标时,传统的极化雷达在某些观测角度会遭受到较大的目标雷达截面积(RCS)衰减,而无法获得较好的检测性能。而在一个雷达系统中同时利用这两种分集增益,可以得到一种比传统极化雷达更具优势的新雷达检测系统——极化统计MIMO雷达,它可以更好地应对隐身目标检测。给出了相应的模型,并推导出了该雷达系统的检测性能解析式。将其与传统相控阵及非极化统计MIMO雷达比较,可以看到极化统计MIMO雷达的检测性能更佳。联系到隐身目标的特性,极化MIMO雷达的检测器特性应对它时具有显著优势。最后,以上方法通过仿真得到了验证。     

反隐身防空导弹制导方法研究

由于目标的雷达散射截面积(RCS)存在各向异性,即在不同观测方向上目标的RCS不同,RCS的大小直接影响导弹导引头的探测距离。研究防空导弹打击隐身目标的问题,为使导弹导引头探测目标的距离达到最远以达到良好的反隐身效果,导弹从隐身目标RCS最大的方向探测并跟踪目标。这就给反隐身防空导弹的制导律提出了入射角要求。本文依据该需求,根据导弹和目标的实时运动轨迹,设计一种基于比例导引律和带终端角度约束导引律的制导方法。仿真结果表明:该制导律可以实现以特定的入射角攻击目标,从而提高导弹的反隐身效果。     

雷达射频隐身的空、时、频域联合评估方法

针对机载雷达空域搜索模式下自身辐射源的射频隐身性能,提出一种不依赖于"辐射-接收"模型的联合评估方法.分析了机载辐射源的半功率波束宽度和旁瓣覆盖体积,波束驻留时间,发射机间歇发射时间和载频参数,然后给出雷达空、时、频域射频隐身性能指标的定量计算方法,最后得到雷达多域联合评估方法和评估因子表达式.仿真结果表明,评估方法能准确反映两种待测雷达的射频隐身性能优劣,证实了空、时、频域联合评估的可能性,完善了已有的射频隐身评估体系.     

高频电大尺寸飞机目标的矩量法分析

高频段雷达散射截面(RCS)分析作为隐身设计的基础,具有十分重要的研究意义,如何精确计算电大尺寸复杂飞机目标的RCS,是隐身设计的一个难题。针对这个问题,建立了一个无人机的真实尺寸模型,使用高精度的矩量法进行计算。为了使矩量法能适应电大尺寸复杂目标的计算,对三维实体模型进行了简化,并进行合理的网格剖分,应用多层快速多极子方法来提高计算效率,成功降低了计算量。经PEC球体验证了算法的有效性之后,对无人机模型进行计算,分别得到了单站RCS和双站RCS结果。分析结果发现单站RCS随频率的提高而增加,并受到几何外形和姿态角的影响;双站RCS的散射方向与入射波的极化方向有关,呈现出明显的对称性,并且前向散射比后向散射更为明显。     

基于协同噪声干扰的机载雷达射频隐身性能优化算法

随着现代战场中无源探测系统能力的不断提升,机载雷达的生存环境受到日益严峻的威胁和挑战。针对当今电子战中对射频（RF）隐身技术的需求,提出了一种基于协同噪声干扰的机载雷达射频隐身性能优化算法。本文首先以电子对抗中的功率准则为基础,研究了协同噪声干扰对机载雷达射频隐身性能的影响;然后建立了雷达信号截获概率模型,并提出了一种基于协同噪声干扰的机载雷达射频隐身性能优化算法,通过自适应地调整机载雷达的发射功率和协同干扰机的噪声干扰信号功率,在满足系统资源和性能要求的前提下,最小化截获概率;最后通过仿真实验验证了所提算法的可行性和有效性。     

高频双基地雷达海杂波数值仿真

海杂波是高频雷达海态信息的重要载体,也是影响高频雷达海面低速目标检测的重要因素,针对高频双基地雷达在定位精度精确性和反隐身问题上起重要作用.为了准确检测海杂波海态参数信息,利用数值仿真方法对双基地海杂波的特性进行研究.在分析双基地一阶和二阶海杂波形成机理的基础上,利用海杂波雷达散射截面方程,对高频双基地海杂波进行仿真.针对复杂的二阶谱仿真,采用固定波数下二阶子谱叠加方法,避免了求解非线性方程,并在仿真中采用角频率离散化方法,提高运算速度.仿真结果表明双基地海杂波不仅与雷达海态和雷达工作频率有关,还与双基地角密切相关.结果证明方法有效,为目标检测提供科学依据.     

组网火控雷达传感器分配研究

从科学合理分配组网火控雷达资源出发,以扩展卡尔曼滤波跟踪为基础,研究了用航迹精度作为传感器分配准则的方法;针对火控提高航迹精度和反隐身目标、低空目标作战需求,考虑雷达布站对防空覆盖区域划分和对抗ARM,提出了单部火控雷达对单目标进行跟踪、多部火控雷达对单目标进行跟踪和多部火控雷达对单目标间歇式轮换跟踪3种分配方式,对在不同方式下基于航迹精度的传感器分配方法进行讨论分析;设定组网系统雷达布站、目标运动和典型参数进行了仿真实验,通过仿真结果表明:3种分配方式的合理性和可行性。