【Feko研讨会报名】伪装的艺术和科学，使用CAD、RCS和散射仿真来评估雷达叶簇穿透力

导语

尽管听起来非常不可思议，但世界上最先进的雷达系统仍然会被一堆树叶和树枝所阻挡。自然障碍物，特别是树木覆盖，给先进的商业和国防测绘和探测系统的设计者带来了复杂的挑战。

（附件GIF动图：荷马•辛普森动图-camoflage）
荷马•辛普森正在展示一种“高科技”的伪装技术

雷达散射截面（RCS）是衡量一个物体被雷达探测的程度。一个物体的电磁特征越大，就越容易被探测到。

雷达系统的设计者可以使用像Altair Feko™ 这样的仿真技术来评估物体的可探测性，包括其散射性能，即测量物体暴露在雷达信号下时电磁能量是如何散射的。

雷达是如何工作的?

合成孔径雷达（SAR）系统使用电磁波传输来照亮物体，并通过处理反射或回波成像。合成孔径雷达发射器通常安装在移动的机载或卫星平台上，以便在远距离操作并收集地形数据。

从多个通道或扫描中收集的测量数据被表现为表面地形图，以帮助探测和区分关键景观特征，如断层线、水体、森林和植被、冰川等。

一些技术性很强的任务包括分辨地图地形中的树叶、识别森林类型、辨别树木高度，以及探测异常情况或隐藏在树叶下的物体——被称为叶簇穿透 （FOPEN）问题。

叶簇穿透的波段选择

由于超高频（UHF）和甚高频（VHF）频段中低频的相关波长明显大于树叶和树枝，它们的电磁传输可以很容易地穿透，使它们成为叶簇穿透的理想选择。

然而，当考虑到K 波段（18-27 GHz范围）和Ka 波段（27-40 GHz范围）的更高频率，其波长在毫米量级，也就是大多数树叶的物理尺寸，这些较小的波长会导致电磁波与树叶的相互作用更大，从而增加散射和衰减效应并降低测绘性能。

由于人们对使用更高的Ku 波段频率（12-18 GHz）进行叶簇穿透的兴趣越来越大，越来越需要量化树叶与Ku 波段频率的相互作用，从而加强对商业和军事领域应用的技术支持。

总体而言，由于解决这些RCS 模拟需要大量的模型细节和大量的计算资源，这一重要领域在今天的建模领域基本上还没有完美的解决方案。

Altair Feko 中的小杨树模型

带有Ku波段传输的叶簇穿透模型

桑迪亚国家实验室、美国能源部、国家核安全局和Altair 进行了一项联合研究，探索Ku波段传输的叶簇穿透问题。这项研究提出了一个叶簇穿透建模方法，引入了一系列新的创新和贡献，解决了Ku 波段电磁波通过适度树叶传输的现象。

高度详细的计算机辅助设计（CAD）树木模型是为杨树和松树创建的，由于其详细程度，这些模型需要使用Altair 的网格工具进行几何编辑。 这些树被导入到Altair Feko 中，在那里对L 波段和Ku 波段的叶簇穿透电磁行为进行计算。

分析用的模型需要利用到Feko 和 HyperMesh 及其导入和导出通用文件格式的能力。这一阶段大部分的准备工作是在HyperMesh 中进行的，清理几何形状后，可以获得一个合理大小并且高质量的网格模型。

柞树枝叶模型细节

｜相关白皮书｜

■  点击下方链接获取研究白皮书了解更多相关细节：

https://www.altair.com/resource/simulation-study-of-high-fidelity-foliage-penetration-fopen-at-ku-band-frequency

叶簇穿透模型的研究结果

较低的频率范围和相应的大波长通常被用于研究和实施叶簇穿透，因为这些低频率范围已被证明能有效地穿透密集的树叶。然而，我们可以从不同的角度来看待这个问题。

与其穿透树叶，不如通过树叶的开口发射电磁信号，这样就有机会为叶簇穿透采用更高的频率。利用较高频率的好处是，相关的较小波长提供了更精细的扫描分辨率，总体上有助于叶面特征和目标探测。

此外，更高频率的雷达通常更紧凑，可以节省大量的空间和重量，使它们在无人驾驶航空系统（UAS）中特别有用。

叶簇穿透模拟的介绍性场景和结果证明，在Ku 波段有穿透适度树叶的能力。这些结果对雷达工程师来说是重要的且可用的，因为它确定了叶簇穿透是可行的，更高的频率可能适用于适当的树叶场景。

利用Ku 波段的透射是可能的这一知识，可以开发出通过树叶辨别目标的技术。此外，这些数据还能让人了解到现有技术的可用性和适用性。

例如，也许对于合成孔径雷达来说，像断层扫描这样的三维技术用于"看到"树叶下面，从树叶的回波中区分出目标的特征可能是有用的。另外，像地面动目标显示（GMTI）这样的其他雷达模式，在探测到目标移动的情况下，可能会在有适度树叶的场景中成功应用。

想了解更多雷达系统的RCS 和散射模拟？
欢迎报名参加Altair 网络研讨会！

Altair 雷达系统的RCS和散射仿真

（6月25日19:30-21:00）

内容大纲：

1. 电磁隐身仿真物理概念
2. 电磁隐身仿真流程与演示
3. 电磁模型模型处理与求解器选择
4. 电磁隐身典型算例:自动驾驶、天线阵，低散射目标等
5. 问题答疑

讲师：王晨—Altair电磁仿真高级专家

• 负责Altair 电磁仿真软件的技术支持工作，熟悉计算电磁学，编写调试过矩量法与多层快速多极子算法的代码，熟悉微波组件、天线、天线布局、电磁散射、电磁兼容等领域的仿真技术，电磁仿真行业从业15年，《FEKO 仿真原理与工程应用》作者。

报名及回看链接：https://uao.so/spwfa8595d2

（直播结束后，您可在同一页面观看录播视频。）

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联系人：黄女士
邮件：lijuan@altair.com
服务热线：021-61171666-722

Altair 技术大会报名开启！

2021 Altair 技术大会（2021 ATC）将在8月举行。在会议同期，将举办Altair Feko 专场用户大会，与您共同探讨电磁仿真的先进技术和解决方案，推动复杂电子系统的发展，诚邀您的参与。
作为业界知名的顶级技术盛会，Altair 技术大会是“以用户为中心”的全球性技术大会，旨在与用户分享最前沿的技术创新、最全面的解决方案、最聚焦的行业应用 。
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