技術(shù)特征：

1.一種基于射線追蹤的金屬介質(zhì)組合目標(biāo)電磁散射計(jì)算方法，其特征在于，進(jìn)行射線追蹤，記錄射線與目標(biāo)的相交情況，判斷射線與目標(biāo)交點(diǎn)處的目標(biāo)材質(zhì)，如果材質(zhì)為金屬，直接進(jìn)行電磁計(jì)算獲得射線管的散射場(chǎng)，如果材質(zhì)為介質(zhì)，先計(jì)算透射波的傳播矢量，再計(jì)算透射波的反射系數(shù)和透射系數(shù)，最后追蹤透射射線，當(dāng)射線離開目標(biāo)再次進(jìn)入自由空間時(shí)，計(jì)算其散射場(chǎng)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于射線追蹤的金屬介質(zhì)組合目標(biāo)電磁散射計(jì)算方法，其特征在于，所述的進(jìn)行射線追蹤并記錄射線與目標(biāo)的相交情況的步驟包含：定義垂直入射波方向的虛擬孔徑面模擬入射平面波，該虛擬孔徑面要能夠覆蓋目標(biāo)在該平面上的投影區(qū)域；以十分之一波長(zhǎng)為邊長(zhǎng)的正方形，將虛擬孔徑面劃分為許多射線管，并沿入射波方向從所得射線管向目標(biāo)發(fā)射射線；追蹤每一根射線，記錄其與目標(biāo)的相交情況。

3.如權(quán)利要求2所述的基于射線追蹤的金屬介質(zhì)組合目標(biāo)電磁散射計(jì)算方法，其特征在于，針對(duì)金屬材質(zhì)進(jìn)行電磁計(jì)算獲得射線管的散射場(chǎng)的步驟包含：

使用幾何光學(xué)計(jì)算反射場(chǎng)；

進(jìn)行物理光學(xué)積分計(jì)算該射線管的散射場(chǎng)。

4.如權(quán)利要求3所述的基于射線追蹤的金屬介質(zhì)組合目標(biāo)電磁散射計(jì)算方法，其特征在于，所述的計(jì)算透射波的傳播矢量的步驟包含：

步驟S1、定義計(jì)算中使用的變量；

非均勻平面波在兩種有耗介質(zhì)邊界面發(fā)生反射和透射，邊界面為平面，為該邊界面的法向，由介質(zhì)2指向介質(zhì)1；

定義有耗介質(zhì)i(i＝1,2)的相對(duì)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率分別為：

ε_ri＝ε′_ri-jε″_ri

μ_ri＝μ′_ri-jμ″_ri (1)

在介質(zhì)i中，定義為波的等幅面?zhèn)鞑ナ噶浚?img id="icf0003" file="FDA0001094035970000012.GIF" wi="51" he="70" img-content="drawing" img-format="GIF" orientation="portrait" inline="no" />為波的等相位面?zhèn)鞑ナ噶浚?sub>i為與的夾角，ρ_i為與的夾角，定義ζ_i＝ξ_i+ρ_i；

波在介質(zhì)i中的傳播矢量為：

${\stackrel{\→}{\mathrm{\γ}}}_i={\stackrel{\→}{\mathrm{\α}}}_i+j{\stackrel{\→}{\mathrm{\β}}}_i---\left(2\right)$

步驟S2、計(jì)算介質(zhì)1和介質(zhì)2的固有衰減常數(shù)α₀₁、α₀₂和固有相位常數(shù)β₀₁、β₀₂；

介質(zhì)i中

${\mathrm{\γ}}_{0i}={\mathrm{\α}}_{oi}+{\mathrm{j\β}}_{0i}={\mathrm{jk}}_0\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_{ri}{\mathrm{\μ}}_{ri}}---\left(3\right)$

其中，k₀為自由空間波數(shù)，j表示復(fù)數(shù)的虛部；

根據(jù)式(3)，由介質(zhì)1和介質(zhì)2的相對(duì)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，可分別得到α₀₁、β₀₁、α₀₂、β₀₂；

步驟S3、計(jì)算波在介質(zhì)1中的衰減常數(shù)α₁和相位常數(shù)β₁；

根據(jù)等式為電磁波在介質(zhì)1中的傳播矢量，γ₀₁為介質(zhì)1的固有傳播常數(shù)，介質(zhì)1存在如下等式：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_1^2-{\mathrm{\β}}_1^2={\mathrm{\α}}_{01}^2-{\mathrm{\β}}_{01}^2\\ {\mathrm{\α}}_1{\mathrm{\β}}_1{\mathrm{cos\ρ}}_1={\mathrm{\α}}_{01}-{\mathrm{\β}}_{01}\end{array}---\left(4\right)$

介質(zhì)2也存在相同的等式：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_2^2-{\mathrm{\β}}_2^2={\mathrm{\α}}_{02}^2-{\mathrm{\β}}_{02}^2\\ {\mathrm{\α}}_2{\mathrm{\β}}_2{\mathrm{cos\ρ}}_2={\mathrm{\α}}_{02}-{\mathrm{\β}}_{02}\end{array}---\left(5\right)$

由式(4)，可得α₁、β₁為

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_1=\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_{01}^2-{\mathrm{\α}}_{01}^2}{2}}\sqrt{\sqrt{1+{\left(\frac{2{\mathrm{\α}}_{01}{\mathrm{\β}}_{01}}{({\mathrm{\β}}_{01}^2-{\mathrm{\α}}_{01}^2){\mathrm{cos\ρ}}_1}\right)}^2}-1}\\ {\mathrm{\β}}_1=\sqrt{\frac{{\mathrm{\β}}_{01}^2-{\mathrm{\α}}_{01}^2}{2}}\sqrt{\sqrt{1+{\left(\frac{2{\mathrm{\α}}_{01}{\mathrm{\β}}_{01}}{({\mathrm{\β}}_{01}^2-{\mathrm{\α}}_{01}^2){\mathrm{cos\ρ}}_1}\right)}^2}+1}\end{array}---\left(6\right)$

步驟S4、計(jì)算波在介質(zhì)2中的衰減常數(shù)α₂和相位常數(shù)β₂；

根據(jù)Snell定律，可得到如下等式：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_1{\mathrm{sin\ζ}}_1={\mathrm{\α}}_2{\mathrm{sin\ζ}}_2\\ {\mathrm{\β}}_1{\mathrm{sin\ζ}}_1={\mathrm{\β}}_2{\mathrm{sin\ζ}}_2\end{array}---\left(7\right)$

定義γ_1t＝α₁sinζ₁+jβ₁sinξ₁ (8)

由式(5)和式(7)，可得α₂、β₂為：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_2=\sqrt{\frac{1}{2}({\left|{\mathrm{\γ}}_{1t}\right|}^2+\mathrm{Re}({\mathrm{\γ}}_{02}^2)+|{\mathrm{\γ}}_{1t}^2-{\mathrm{\γ}}_{02}^2\left|\right)}\\ {\mathrm{\β}}_2=\sqrt{\frac{1}{2}({\left|{\mathrm{\γ}}_{1t}\right|}^2-\mathrm{Re}({\mathrm{\γ}}_{02}^2)+|{\mathrm{\γ}}_{1t}^2-{\mathrm{\γ}}_{02}^2\left|\right)}\end{array}---\left(9\right)$

步驟S5、計(jì)算透射后介質(zhì)2中波傳播矢量的角度ξ₂和ζ₂；

定義角當(dāng)時(shí)，ξ₂取值為π/2；由于ξ₂具有單調(diào)性，當(dāng)時(shí)，0≤ξ₂≤π/2；當(dāng)時(shí)，π/2≤ξ₂≤π；

定義角當(dāng)時(shí)，ζ₂取值為π/2；由于ζ₂具有單調(diào)性，當(dāng)時(shí)，0≤ζ₂≤π/2；當(dāng)時(shí)，π/2≤ζ₂≤π；

定義

$\mathrm{\χ}=\frac{\mathrm{Im}\left({\mathrm{\γ}}_{02}^2\right)}{\mathrm{Im}\left({\mathrm{\γ}}_{01}^2\right)}---\left(10\right)$

可得下式

${\mathrm{tan\ξ}}_1=\frac{{\mathrm{tan\ρ}}_1\±\sqrt{{\tan }^2{\mathrm{\ρ}}_1-4\mathrm{\χ}\left({\mathrm{\χ}}^{-1}\right)}}{2\left({\mathrm{\χ}}^{-1}\right)}---\left(11\right)$

根據(jù)χ定義，χ≥0，則χ取值范圍分為三種情況，即0≤χ<1、χ＝1、χ>1；

根據(jù)下式，可判斷式(11)計(jì)算結(jié)果為或

${\mathrm{\&xi;}}_1=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&xi;}}_1^{\mathrm{\&xi;}},\mathrm{Re}\left({\mathrm{\&gamma;}}_{1t}^2\right)\&le;\mathrm{Re}\left({\mathrm{\&gamma;}}_{02}^2\right)\\ {\mathrm{\&xi;}}_1^{\mathrm{\&zeta;}},\mathrm{Re}\left({\mathrm{\&gamma;}}_{1t}^2\right)\&gt;\mathrm{Re}\left({\mathrm{\&gamma;}}_{02}^2\right)\end{array}\right.---\left(12\right)$

如式(11)計(jì)算結(jié)果為則根據(jù)式(7)可得ξ₂：

${\mathrm{\&xi;}}_2=\left\{\begin{array}{c}\arcsin \left(\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{sin\&xi;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_2}\right),{\mathrm{\&xi;}}_1\&lt;{\mathrm{\&xi;}}_1^{\mathrm{\&xi;}}\\ \mathrm{\&pi;}-\arcsin \left(\frac{{\mathrm{\&beta;}}_1{\mathrm{sin\&xi;}}_1}{{\mathrm{\&beta;}}_2}\right),{\mathrm{\&xi;}}_1\&lt;{\mathrm{\&xi;}}_1^{\mathrm{\&xi;}}\end{array}\right.---\left(13\right)$

如式(11)計(jì)算結(jié)果為則根據(jù)式(7)可得ζ₂：

${\mathrm{\&zeta;}}_2=\left\{\begin{array}{c}arcsin\left(\frac{{\mathrm{\&alpha;}}_1{\mathrm{sin\&zeta;}}_1}{{\mathrm{\&alpha;}}_2}\right),{\mathrm{\&xi;}}_1\&lt;{\mathrm{\&xi;}}_1^{\mathrm{\&zeta;}}\\ \mathrm{\&pi;}-\arcsin \left(\frac{{\mathrm{\&alpha;}}_1{\mathrm{sin\&zeta;}}_1}{{\mathrm{\&alpha;}}_2}\right),{\mathrm{\&xi;}}_1\&gt;{\mathrm{\&xi;}}_1^{\mathrm{\&zeta;}}\end{array}\right.---\left(14\right).$

5.如權(quán)利要求4所述的基于射線追蹤的金屬介質(zhì)組合目標(biāo)電磁散射計(jì)算方法，其特征在于，所述的計(jì)算透射波的反射系數(shù)和透射系數(shù)的步驟具體包含：計(jì)算TE波的反射系數(shù)和透射系數(shù)，以及計(jì)算TM波的反射系數(shù)和透射系數(shù)。

6.如權(quán)利要求5所述的基于射線追蹤的金屬介質(zhì)組合目標(biāo)電磁散射計(jì)算方法，其特征在于，所述的計(jì)算TE波的反射系數(shù)和透射系數(shù)的方法包含：

根據(jù)波在介質(zhì)1和2中的衰減常數(shù)α₁、α₂和相位常數(shù)β₁、β₂，以及角ξ₂和ζ₂，根據(jù)Maxwell方程和邊界條件，TE波反射系數(shù)為：

$R_{TE}=\frac{{\mathrm{\&mu;}}_2({\mathrm{\&alpha;}}_1{\mathrm{cos\&zeta;}}_1+{\mathrm{j\&beta;}}_1{\mathrm{cos\&xi;}}_1)-{\mathrm{\&mu;}}_1({\mathrm{\&alpha;}}_2{\mathrm{cos\&zeta;}}_2+{\mathrm{j\&beta;}}_2{\mathrm{cos\&xi;}}_2)}{{\mathrm{\&mu;}}_2({\mathrm{\&alpha;}}_1{\mathrm{cos\&zeta;}}_1+{\mathrm{j\&beta;}}_1{\mathrm{cos\&xi;}}_1)+{\mathrm{\&mu;}}_1({\mathrm{\&alpha;}}_2{\mathrm{cos\&zeta;}}_2+{\mathrm{j\&beta;}}_2{\mathrm{cos\&xi;}}_2)}---\left(15\right)$

TE波透射系數(shù)為：

$T_{TE}=\frac{2{\mathrm{\&mu;}}_2({\mathrm{\&alpha;}}_1{\mathrm{cos\&zeta;}}_1+{\mathrm{j\&beta;}}_1{\mathrm{cos\&xi;}}_1)}{{\mathrm{\&mu;}}_2({\mathrm{\&alpha;}}_1{\mathrm{cos\&zeta;}}_1+{\mathrm{j\&beta;}}_1{\mathrm{cos\&xi;}}_1)+{\mathrm{\&mu;}}_1({\mathrm{\&alpha;}}_2{\mathrm{cos\&zeta;}}_2+{\mathrm{j\&beta;}}_2{\mathrm{cos\&xi;}}_2)}---\left(16\right).$

7.如權(quán)利要求6所述的基于射線追蹤的金屬介質(zhì)組合目標(biāo)電磁散射計(jì)算方法，其特征在于，所述的計(jì)算TM波的反射系數(shù)和透射系數(shù)的方法包含：

根據(jù)波在介質(zhì)1和2中的衰減常數(shù)α₁、α₂和相位常數(shù)β₁、β₂，以及角ξ₂和ζ₂，根據(jù)Maxwell方程和邊界條件，TM波反射系數(shù)和為：

$R_{TM}=\frac{-{\mathrm{\&epsiv;}}_2({\mathrm{\&alpha;}}_1{\mathrm{cos\&zeta;}}_1+{\mathrm{j\&beta;}}_1{\mathrm{cos\&xi;}}_1)+{\mathrm{\&epsiv;}}_1({\mathrm{\&alpha;}}_2{\mathrm{cos\&zeta;}}_2+{\mathrm{j\&beta;}}_2{\mathrm{cos\&xi;}}_2)}{{\mathrm{\&epsiv;}}_2({\mathrm{\&alpha;}}_1{\mathrm{cos\&zeta;}}_1+{\mathrm{j\&beta;}}_1{\mathrm{cos\&xi;}}_1)+{\mathrm{\&epsiv;}}_1({\mathrm{\&alpha;}}_2{\mathrm{cos\&zeta;}}_2+{\mathrm{j\&beta;}}_2{\mathrm{cos\&xi;}}_2)}---\left(17\right)$

TM波透射系數(shù)為：

$T_{TM}=\frac{2{\mathrm{\&epsiv;}}_2({\mathrm{\&alpha;}}_1{\mathrm{cos\&zeta;}}_1+{\mathrm{j\&beta;}}_1{\mathrm{cos\&xi;}}_1)}{{\mathrm{\&epsiv;}}_2({\mathrm{\&alpha;}}_1{\mathrm{cos\&zeta;}}_1+{\mathrm{j\&beta;}}_1{\mathrm{cos\&xi;}}_1)+{\mathrm{\&epsiv;}}_1({\mathrm{\&alpha;}}_2{\mathrm{cos\&zeta;}}_2+{\mathrm{j\&beta;}}_2{\mathrm{cos\&xi;}}_2)}---\left(18\right).$

8.如權(quán)利要求7所述的基于射線追蹤的金屬介質(zhì)組合目標(biāo)電磁散射計(jì)算方法，其特征在于，所述的追蹤透射射線并計(jì)算其散射場(chǎng)的步驟包含：定義透射射線的反射次數(shù)和透射次數(shù)最大值，當(dāng)透射射線反射次數(shù)或透射次數(shù)超出用戶定義最大值，不再繼續(xù)追蹤，當(dāng)透射射線離開目標(biāo)再次進(jìn)入自由空間，計(jì)算其散射場(chǎng)，結(jié)束追蹤。