舰船目标RCS水面模拟试验及其应用探讨

舰船目标作为海上运行的武器平台,其电磁散射的最本质特征体现为目标与海面环境一体化的复合散射。在舰船目标雷达波隐身性设计中,需要开展模拟RCS试验来验证方案可行性。针对舰船所处海面环境的特点,采用双射线追踪方法分析了随机粗糙海面对舰船散射回波特性的影响,提出了关于舰船雷达波隐身设计流程的建议,论证并指出在技术设计阶段需要用接近实际环境的方法进行水面环境舰船隐身设计验证,结合数值仿真与本体RCS试验,掌握并控制舰船隐身性指标和强散射"要害点",并从场地开阔性、测试方法等方面提出了舰船目标RCS水面模拟试验的测试要求,从RCS指标设计验证、强散射中心分析、总体多专业协同设计等方面,探讨了模拟试验方法的应用和发展方向。     

运动状态下舰船本体X波段RCS统计特征分析北大核心CSCD

[目的]为明确舰船运动对实船雷达散射截面(RCS)测量统计结果干扰的情况,开展各种运动状态下舰船本体X波段RCS的统计特征分析。[方法]构建低海况运动状态下舰船本体动态RCS仿真方法,以DTMB 5415水面舰船标准模型为基础,构建水动力仿真和电磁散射统一模型,获取在水平入射方向上X波段雷达波探测的舰船动态RCS数据,分析统计时间、海况、航速和浪向角对RCS统计特征的影响边界及影响规律。[结果]舰船本体动态RCS统计特征与静止状态下的存在差别;在低海况下,舰船总的RCS特征值受海况、航速及浪向角的影响范围在0.9 dB以内;舰船特征方向上的RCS对浪向角变化的较为敏感,并随着海况的增加逐渐降低。[结论]研究成果有助于掌握舰船运动对实船RCS测量统计特性的干扰情况,可为实船RCS测量工况的选择提供支撑。     

舰船外形隐身改进的电磁散射特性影响分析

外形隐身技术是提高舰船生存力的重要手段,为研究对舰船电磁散射特性的影响,以典型舰船为基础,建立了考虑外形隐身前后的舰船电磁模型A,B,提出了RCS算术均值相对增值的概念。采用物理光学法,计算了不同俯仰角、不同入射频率下的RCS曲线,分析了2种舰船模型RCS曲线分布特点、俯仰角和频率变化关系,研究了外形隐身改进的电磁散射特性影响。结果表明,RCS曲线分布形式决定于舰船外形结构特点,俯仰角变化将导致散射波峰幅值和位置发生变化,频率增加时曲线震荡性增加且幅值减小;外形隐身改进主要影响前向角域,频率增加时相对增值增加,俯仰角变化相对增值呈震荡趋势。研究结果对舰船外形隐身设计有参考意义。     

采用高频法分析舰船桅杆对总体RCS的影响

对于舰船一类电特大尺寸复杂目标雷达散射截面（RCS）的计算通常都是采用高频法。分析桅杆天线对舰船总体RCS的影响,研究实际应用高频法预测分析舰船RCS特性的一些关键技术。结果表明,天线与天线之间存在的多次散射效应对舰船的总体RCS产生较大的影响。     

两种典型桅杆的多极化RCS统计分析

对舰船RCS基本统计量进行归类和分析,以桁架式和封闭式桅杆缩比模型为研究对象,基于快速多极子方法,对其在各种极化组合下的单站RCS进行计算和统计分析.结果显示：桅杆的RCS随雷达波入射姿态角有较多的起伏,且幅值较大,RCS序列密度峰值偏向低于平均值方向.封闭式桅杆比桁架式桅杆的整体的隐身效果更好,但在当舰船处于最不利角度时封闭式桅杆的隐身效果并不一定占优.RCS分布在不同极化方式下均存在差异,在进行桅杆隐身设计或分类识别时应不建议考评单个极化方式,但可忽略交叉极化工况.     

掠入射下舰船运动对本体雷达散射截面积概率密度的影响北大核心CSCD

[目的]航行运动产生的姿态变化会导致对自身雷达散射截面积(RCS)概率密度发生变化,因此有必要掌握舰船在各种运动工况时对掠入射下自身的RCS概率密度的影响程度。[方法]利用准静态的思路,构建水动力和电磁散射特性联合仿真模型及计算流程,选取掠入射下10 GHz连续波作为探测雷达波威胁,对不同统计时间、海况、航速、航向等参数下的舰船本体RCS概率分布进行对比和分析。[结果]结果表明,对数正态分布模型可较好地模拟船模静态RCS分布特性,统计时间大于250 s后动态RCS概率分布基本稳定;在低海况下及随浪或顶浪航行时动态RCS概率分布曲线存在“毛刺”现象。[结论]研究表明,航速对舰船RCS概率密度分布的影响可以忽略;浪向角对舰船RCS概率密度分布的影响在较高海况时才明显;海况增加使得RCS分布概率曲线越来越顺滑;统计时间对RCS概率密度分布的影响较大,需积累足够的数据进行试验或仿真才能准确掌握舰船RCS概率分布特性。     

舰船 RCS岸基测试与数据处理方法

针对武器装备发展对舰船目标特性的需求,本文从电磁散射理论与雷达测试两方面闸述雷达散射截面定义,表明了 RCS在电磁散射理论和工程测量上概念是统一的。归纳岸基 RCS测试的相对比较法,提出岸基雷达在掠海水平方向测试舰船 RCS所需信噪比、采集数据量等要求,讨论远场测试条件,规定了最远和最近测试距离,确保测试舰船 RCS结果的准确性。应用统计方法对原始数据进行处理,给出处理 RCS均值、误差、概率密度、累计分布函数等方法和应用过程。本文提出的舰船 RCS岸基测试方法,满足武器装备论证、试验鉴定等对舰船RCS应用要求。     

舰船RCS岸基测试与数据处理方法

针对武器装备发展对舰船目标特性的需求,本文从电磁散射理论与雷达测试两方面闸述雷达散射截面定义,表明了RCS在电磁散射理论和工程测量上概念是统一的。归纳岸基RCS测试的相对比较法,提出岸基雷达在掠海水平方向测试舰船RCS所需信噪比、采集数据量等要求,讨论远场测试条件,规定了最远和最近测试距离,确保测试舰船RCS结果的准确性。应用统计方法对原始数据进行处理,给出处理RCS均值、误差、概率密度、累计分布函数等方法和应用过程。本文提出的舰船RCS岸基测试方法,满足武器装备论证、试验鉴定等对舰船RCS应用要求。     

基于RCS统计特征的船舶目标识别方法

雷达散射截面(RCS)是衡量船舶目标散射特性的重要参数,是雷达进行船舶目标分类识别最有效的电磁频谱特性。但船舶目标结构、形状复杂,电磁散射机理复杂,同时受雷达探测角度及所在海域电磁环境等因素的影响,船舶的RCS呈现明显的起伏变化特性。本文对不同工况下船舶RCS测量数据进行统计特征描述,并采用BP神经网络进行船舶识别。结果表明,该方法取得了较好的试验结果,可实现对若干工况下不同类型的船舶精准识别。     

采用高频法对舰船目标RCS的仿真计算

对舰船一类电特大尺寸复杂目标雷达散射截面（RCS）的计算通常是采用高频法。以舰船天线对舰船总体RCS的影响分析为例，研究了实际应用高频法计算舰船RCS的一些关键技术，其中包括目标几何建模和基于3D几何模型的舰船RCS计算原理和方法。     

舰船RCS整形设计中的电磁分析

减小舰船雷达散射截面（RCS）需要对舰船进行整形设计。本文从分析舰船典型结构——金属板的RCS与雷达波的入射角、频率及几何尺寸的关系出发,采用物理光学法导出了金属平板RCS与倾斜角的理论公式,确定了在单频点或多频点对平板进行雷达隐身设计的最佳倾斜角,通过具体实例说明了在舰船整形设计时,采用本文给出的计算公式可以对舰船的RCS和舱室容积进行折衷设计。结论对舰船雷达隐身设计具有指导意义。     

英国45型驱逐舰桅杆的隐身性能分析

桅杆作为舰船雷达反射的重要源,将直接影响到舰船的整体隐身性能.基于特定的雷达探测条件,采用物理光学法,针对英国45型驱逐舰桅杆RCS的分布情况进行计算,并结合电磁理论对该舰船桅杆的雷达散射机制进行研究.在此基础上,分别以威胁区域内RCS的最大值、平均值、雷达检测的平均概率及大于临界RCS值概率的4种已有指标对不同围板倾角桅杆模型的隐身性能进行多重评估,并提出修改方案.结果表明,原桅杆模型各项指标良好,该舰船桅杆设计较为合理.     

基于高频快速优化算法的舰船RCS分析

舰船雷达波隐身技术是舰船设计的重点工作,针对舰船RCS计算分析难点问题,提出了一种高频快速优化算法,可对电大尺寸舰船目标的RCS进行高效精确分析与求解,有效提高舰船雷达波隐身优化设计能力。     

弹道导弹中段RCS控制研究

RCS是影响防御系统雷达探测和目标识别的重要因素。针对导弹突防面临的预警雷达威胁,在空间弹道解算的基础上,分析弹头姿态角随时间的变化规律,建立雷达电磁波对导弹入射角模型。在雷达电磁入射角变化下,仿真分析弹道导弹中段RCS起伏特性。该研究为合理规划弹道导弹姿态控制要求,降低防御系统雷达探测跟踪能力具有一定的参考价值。     

三维随机粗糙海面的Monte-Carlo仿真

通过随机粗糙海面的P-M谱密度函数,建立基于Monte-Carlo方法的三维随机粗糙海面模拟模型,并得到随机粗糙海面的均方根高度和相关长度的解析解。利用数值模拟方法产生随机粗糙表面的高度起伏,数值模拟了不同参数下的三维随机粗糙海面。理论分析和仿真结果表明,海面高度起伏随风速增大而增加,与实际情况一致。     

采用高频法软件包计算舰船目标的RCS

对于舰船一类电特大尺寸复杂目标雷达散射截面(RCS)的计算通常都是采用高频法.以"RCSTOOLKIT"软件包为例,研究了实际应用高频法计算舰船RCS的一些关键技术.其中包括目标几何建模和基于3D几何模型的舰船RCS计算原理和方法,最后举例计算分析了一些舰船目标的RCS.     

舰船雷达散射截面预估

介绍了舰船雷达散射截面（RCS）预估的方法及舰船RCS预估的理论基础——电磁场高频方法，并给出了用3D建模软件构建一些舰船几何模型与RCS计算结果。     

海面舰船电磁散射特性分析

针对粗糙海面上舰船类超电大尺寸复杂目标电磁散射特性,利用混合面元投影和物理光学法(HPP/PO),给出了大量基于“四路径”模型的计算实例,从风速、目标结构、海面的运动、目标的微运动等因素对目标与海面的复合散射特性的影响进行分析,得到一些有价值的结论.     

俯仰角对典型水面目标散射影响分析

论文研究典型水面目标随俯仰角变化的RCS的空间特性,从舰船散射特点出发,分析不同散射特点的计算方法,详细分析射线追踪法、物理光学近似法及等效边缘电流法对假定水中舰船目标进行散射特性仿真计算,分析俯仰角对其散射特性的影响,分析典型峰值,得出典型水面目标的RCS特性随俯仰角的改变而发生改变的结论,俯仰角的散射量值与船体的构型、布局密切相关.     

舰船外形雷达隐身优化设计

在舰船设计过程中,其雷达隐身性能是一项重要的设计指标。本文针对舰船雷达截面散射RCS模型,采用遗传算法进行舰船雷达隐身的优化设计,基于遗传算法可以得到舰船外形的设计变量组合,通过变量迭代和寻优,实现舰船的RCS优化设计,提高其隐身性能。相对于传统的舰船隐身设计方法,本文所提方法采用了多目标优化理论,隐身设计的效率更高,效果更好。