本发明涉及雷达目标散射特性，具体涉及一种基于物理光学法的涡旋电磁波目标散射建模方法。
背景技术：
1、涡旋电磁波是一种特殊的电磁波形式，其模态由轨道角动量(oam)来表征，随着oam的变化，理论上涡旋波在模态维度上具有无限状态。
2、物理光学法作为高频电磁散射计算方法的一种，通过改进和结合图形计算电磁学，能够高效且精确地计算复杂目标的电磁散射特性，尤其是在考虑边缘绕射的情况下。这种方法通过修正表面法向量，进而修正表面电流，从而考虑边缘处的绕射，提高了算法的效率。
3、目前的目标探测和成像体制中大多利用平面电磁波作为辐射场源对目标进行照射，通过获取散射回波来得到目标的各类信息，以此利用不同的探测成像方式进行目标特征信息的提取与多维可视化呈现。但是，这些成像探测体制依然存在几点需要解决的问题，在几何场景模型的构建方面，大多数成像方法在获取目标的信息特征数据时都需要建立复杂的回波采集系统。因此，需要提供一种建模方法更简易、更高效、易于实现，而且更能适应实时变化的仿真应用场景。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于物理光学法的涡旋电磁波目标散射建模方法，建立了能够反映模态数和散射结果的映射关系的数据库，简化了模型的构建，提高了模型的适应性。
2、为了达到上述目的，本发明提供了一种基于物理光学法的涡旋电磁波目标散射建模方法，具体步骤包括：
3、步骤1，确定阵元类型是理想点源还是理想电偶极子；
4、步骤2，当阵元类型为理想电偶极子时，确定模态数范围；否则结束运算；
5、步骤3，选定均匀圆形阵列中的一个阵元，确定该阵元的参数；
6、步骤4，选定目标，计算该目标在空间中产生的散射结果；
7、步骤5，遍历均匀圆形阵列中的所有阵元，得到当前模态数下均匀圆形阵列的散射结果；
8、步骤6，对模态数进行遍历，得到均匀圆形阵列的散射结果数据库。
9、可选地，确定最大模态数范围的方法包括：
10、
11、式中，|lmax|为最大模态数，n为均匀圆形阵列的阵元数量。
12、可选地，模态数范围可根据需要进行设置，且设置的模态数范围为最大模态数范围的子集。
13、可选地，所述阵元的参数包括：几何参数和电磁参数；所述几何参数包括：阵列构型、阵元个数、阵元空间位置；所述电磁参数包括：激励相位、激励幅度和各个阵元指向。
14、可选地，所述步骤4还包括：导入目标的几何模型，所述几何模型包括：面元索引、面元顶点坐标、顶点索引。
15、可选地，所述目标的几何模型为pec圆球，所述面元索引、面元顶点坐标、顶点索引为pec圆球经三角面元网格剖分后的各个三角面元的索引信息，以及场景建模后在空间中的位置信息；其中，所述位置信息包括三角面元的顶点。
16、可选地，所述步骤4还包括：
17、确定理想电偶极子在空间中某一点处的物理光学法散射结果，如下式所示：
18、
19、式中，es(r)位相较于坐标原点空间中某一点处的散射场值，r为理想电偶极子的空间位置，为入射方向的单位向量，为散射方向的单位向量，为散射体目标外表面单位法向向量，η为自由空间波阻抗，e0为三角面元处的电场强度，h0为三角面元处的磁场强度，k为波数，j表示虚数单位，r′为空间中任一位置；
20、其中，为三角面元积分部分，可利用gordon积分公式将三角面元积分部分进行求和转化；
21、
22、式中，w为三角面元的法向向量，r′0为三角面元的中心点，tn为在进行gordon积分公式在积分转化为求和式时的求和计算部分。
23、可选地，重新对均匀圆形阵列进行划分，重新设置阵元的个数，改变模态数范围，并获得该模态数范围的目标散射结果数据库。
24、相对于现有技术，本发明的技术方案至少具有如下有益效果：
25、(1)本发明通过对均匀圆形阵列中的所有阵元进行遍历、对所有模态数进行遍历，获得该均匀圆形阵列的散射结果数据库，建立了模态数和散射结果的映射关系，使模型能够在模态数发生变化时迅速改变其散射结果，能适应实时变化的仿真应用场景，提高了模型的适应性。
26、(2)本发明利用pec圆球作为目标进行三角面元分割，将面元文件作为计算散射结果的参数，方便参数的获取，并利用gordon积分公式转化，将散射结果转化为简易的求和公式，方便系统运行计算，简化了模型的构建，提高了构建模型的效率。
27、(3)本发明通过漩涡电磁波原理，得到阵元数量和模态数范围之间存在的关系，确保能覆盖在对模态数遍历的过程中所有散射结果的可能性。
1.一种基于物理光学法的涡旋电磁波目标散射建模方法，其特征在于，具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的基于物理光学法的涡旋电磁波目标散射建模方法，其特征在于，确定最大模态数范围的方法包括：
3.根据权利要求2所述的基于物理光学法的涡旋电磁波目标散射建模方法，其特征在于，模态数范围可根据需要进行设置，且设置的模态数范围为最大模态数范围的子集。
4.根据权利要求1所述的基于物理光学法的涡旋电磁波目标散射建模方法，其特征在于，所述阵元的参数包括：几何参数和电磁参数；所述几何参数包括：阵列构型、阵元个数、阵元空间位置；所述电磁参数包括：激励相位、激励幅度和各个阵元指向。
5.根据权利要求1所述的基于物理光学法的涡旋电磁波目标散射建模方法，其特征在于，所述步骤4还包括：导入目标的几何模型，所述几何模型包括：面元索引、面元顶点坐标、顶点索引。
6.根据权利要求5所述的基于物理光学法的涡旋电磁波目标散射建模方法，其特征在于，所述目标的几何模型为pec圆球，所述面元索引、面元顶点坐标、顶点索引为pec圆球经三角面元网格剖分后的各个三角面元的索引信息，以及场景建模后在空间中的位置信息；其中，所述位置信息包括三角面元的顶点。
7.根据权利要求1所述的基于物理光学法的涡旋电磁波目标散射建模方法，其特征在于，所述步骤4还包括：
8.根据权利要求1所述的基于物理光学法的涡旋电磁波目标散射建模方法，其特征在于，重新对均匀圆形阵列进行划分，重新设置阵元的个数，改变模态数范围，并获得该模态数范围的目标散射结果数据库。
