【最新成果】三维随机粗糙海面与舰船的复合电磁特性的高频方法分析研究

我国是一个海洋大国，同时我国也正向着海洋强国的目标加速奋力前行。习近平总书记在党的十九大报告中明确要求“坚持陆海统筹，加快建设海洋强国”，为建设海洋强国再一次吹响了号角。海上力量是否强大，成为衡量一个国家强弱的重要标志，将决定和影响国家安全利益。特别是近几年，在我国南海边界中，各种冲突不断的发生，面对日益复杂化的国际关系格局,这也使得海面战场形势越来越严峻，所以提升海上目标的侦察与反侦察能力、隐身和反隐身能力以及海面战场的管控能力是大势所趋。

现代高科技战争是陆、海、空、天、电磁的多维一体化的战争，是在复杂多变的电磁环境中展开的信息化战争，其中军事目标与复杂自然环境的复合电磁散射特性是一体化战场感知信息的重要组成部分，且战场感知能力的强弱直接影响着军队战斗力的强弱。不同于其他战场环境，海战场的信息环境更加复杂。因此它已获得了广泛的关注。

针对该问题，南京理工大学陈如山教授团队利用区域分解的思想，开展了基于高频算法的随机粗糙海面及舰船的复合电磁散射特性快速建模方法的研究，开发了物理光学方法-迭代物理光学（PO-IPO）的混合方法，为三维随机粗糙海面与复杂目标的一体化高效求解提供了新思路。

该工作拟发表在《雷达学报》2019年第3期“雷达海上目标探测”专题“三维随机粗糙海面与舰船的复合电磁特性的高频方法分析研究”（何姿，陈如山），现已网络优先出版。

图1 多路径模型基本原理

该研究从高频近似方法出发，对于粗糙面与目标的复合模型，当物体模型相对复杂的时候，则需要考虑粗糙面与目标之间的相互作用（图1）。分别使用了物理光学方法、迭代物理光学方法、 PO-PO以及PO-IPO混合方法对海面及舰船进行了建模与仿真，其中，引入锥形波来代替平面波作为发射源，锥形波可以更好地抑制粗糙面在边缘位置被突然截断而形成的电磁反射和边缘绕射等效应。

仿真结果表面使用PO方法计算粗糙海面的表面电磁流，使用IPO方法计算复杂目标的表面电流，并通过惠更斯原理不断迭代更新两者的表面电磁流，直至达到稳定状态，便可得到远区的散射场（图2）。PO-IPO混合方法既考虑了复杂物体本身面元间的互作用，同时考虑了粗糙海面与物体间的耦合，因此可以保证计算效率的同时获得较高的计算精度。

图2 全尺寸的带有精细结构的舰船与海面的复合模型的双站RCS结果

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