二维分形海面的全极化散射模型

采用二维分形海面模型模拟海面状态,根据惠根斯原理,把海面近似为无数克希霍夫散射面,并根据驻相原理导出散射面法线的方向导数,推导出笛卡儿坐标系下椭圆极化入射时海面的散射场和局部坐标系下的散射系数矩阵,建立了二维分形海面的全极化双站雷达散射模型,并数值计算了全极化海面雷达截面.与经典单极化散射模型相比,该模型不仅保留共极化(HH极化VV极化)散射信息,还包含了多极化SAR海浪谱反演过程中必不可少的交叉极化(VH极化HV极化)信息.数值结果表明用该模型计算的共极化雷达截面与其他文献计算的结果能很好的吻合.同时给出了二维分形海面的不同接收方位雷达截面的数值模拟结果.     

二维改进分形海面模型及海谱分析

针对分形海面模型的功率谱在空间波数小于基波波数时不能满足正幂率的问题,提出了一种统计模型和归一化带限Weierstrass分形模型相结合的二维海面模型,确定了方向海谱的闭式解,得到了表面功率谱和方向分布函数,并且和有关文献的数据进行了对比,对分形维数、频率幅度尺度因子、风速和风向等参量对海面轮廓的影响做了进一步分析。从仿真结果可知:表面功率谱和PM谱、JONSWAP谱、文圣常谱和南海的实测数据都拟合的很好,方向分布规律和Mitsuyasu方向函数相似,海面形状具有大尺度涌浪和小尺度张力波的特性,并且统计模型和分形模型的性质在改进模型中依然适用,验证了模型的有效性。     

海面电磁散射回波的分形特性

本文引入时变分形Weistrass—Mandelbrot函数描述海面的局部动态特征，采用Kirchhoff解近似分析电磁散射场的时域分形特性，导出了海面电磁散射系数的分形模型。理论分析和试验结果表明，海面的散射回波信号保留了海面的一些分形特征，散射系数属于分形函数，其盒维数与海面的分形维数近似相等。     

一维改进分形海面模型及海谱分析

针对经典分形模型的功率谱在空间波数小于基波波数时不能满足正幂率的问题,提出了一种统计模型和归一化带限Weierstrass分形模型相结合的一维粗糙海面模型,得到改进分形表面功率谱,并且和PM谱进行了对比,对分形维数、频率幅度尺度因子、风速等参量对一维海面轮廓的影响做了进一步分析.研究表明:在不同风速下表面功率谱和PM变化趋势是一致的,证明了改进方法的正确性.海面形状具有大尺度涌浪和小尺度张力波的特性,并且统计模型和分形模型的性质在改进模型中依然适用,验证了模型的合理性.     

随机粗糙海面的统计模型和分形模型电磁散射的比较研究

本文从Ｐｈｉｌｉｐ海谱出发,分别应用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法和分形函数建立了海面的统计模型和分形模型,并应用Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ近似分别计算了这两种模型的后向散射系数随入射角的变化以及双站散射系数随散射角的变化,。结果表明,两种模型的电磁散射系数随入射角和散射角的变化曲线均符合较好。说明用分形模型可很好地 Ｐｈｉｌｉｐ海谱的实际海央电磁散射回波的幅度特征。     

分形在天线雷达散射截面减缩中的应用

首次提出利用分形独特的填充性能实现天线雷达散射截面(RCS)减缩，同时，分形单元可以减缩单元间的耦合，提高阵列的性能。给出了分形天线与常规天线辐射、散射特性的对比，表明将分形的概念用于天线设计中，不仅可以减小互耦，提高天线阵列的辐射性能，而且也可以减小天线的雷达散射截面，对天线的隐身有一定的借鉴作用。     

改进的一维分形模型在海面电磁散射中的应用

本文中提出了一种改进的一维分形海面模型,其表面谱在空间波数小于基波波数及大于基波波数时分别满足正幂率关系和负幂率关系,在不同风速时分形模型的表面谱和PM谱吻合较好.在满足Kirchhoff近似条件下推导了改进分形模型的散射系数及散射强度系数的计算公式并进行了数值计算,比较了改进分形海面模型和经典分形海面模型下散射强度系数角分布并讨论了它们随入射频率和海上风速的变化.     

海况对海面目标雷达回波的影响分析

海面自身随机多变的特性会对海面目标的雷达回波信号检测产生重要影响。文中利用分形方法对海面建模仿真, 模拟了五种不同的海况,基于雷达工作原理设计了一款雷达视频回波信号仿真软件,提高了仿真的逼真度和实时性。针对雷达散射截面(RCS)不同的舰船目标模拟仿真雷达回波,研究了海况对海面目标雷达回波的影响。结果表明:随海况等级的增加,海杂波噪声信号增强,RCS 相对较小目标的雷达回波会逐渐被海杂波淹没。海面目标雷达回波仿真软件既能用于分析海面及目标的电磁散射特性;同时,在目标检测与识别中会有重要应用价值。     

考虑海谱分布的动态分形海面的电磁散射

本文采用考虑了Pierson-Moskowitz谱的归一化带限Weierstrass分形函数来模拟动态分形海面.利用基尔霍夫近似研究了该粗糙面的电磁散射,讨论了后向散射截面随入射角的变化,给出了后向散射截面时间序列的分维与分形海面分维间的关系.计算了散射场幅值,结果表明该分形海面散射场幅值分布服从K-分布.     

一维粗糙介质分形海面电磁散射的扩展边界条件法

在采用经典扩展边界条件法处理导体分形粗糙面散射的基础上,将此方法推广到了一维粗糙介质分形海面的电磁散射.通过与传统的基尔霍夫近似法计算结果进行比较,验证了本文所给的方法,分析了不同入射角,不同分维和空间波数时海面双站散射振幅角分布的特点.     

分形粗糙海面高斯波束散射特性模拟

利用波束模拟法研究了高斯波束入射下一维分形粗糙海面的电磁散射.通过与传统的矩量法计算进行比较,避免了矩量法在数值计算时因计算机内存限制而遇到的困难,分析了波束模拟法处理粗糙面散射问题的有效性,讨论了计算精度与子波束数目、极化特性和分维的关系.     

二维带限分形粗糙面电磁散射的基尔霍夫近似

本文采用二维归一化带限Weierstrass分形函数来模拟二维分形粗糙面,主要利用基尔霍夫近似研究了该粗糙面的电磁散射,给出了散射场、平均散射强度系数和散射强度方差的计算公式,通过理论分析和数值计算讨论了散射场与分维及粗糙面其他有关参量间的关系.     

超电大目标与分形海面复合散射研究

舰船与海面构成复合目标,其雷达散射截面(RCS)的研究一直是电磁计算领域中的重点和难点。文中建立了Weierstrass分形海面和目标三角面元的几何模型以及基于物理光学法(PO)和弹跳射线法(SBR)的海面目标的电磁散射模型。采用OpenGL图形编程技术与C++多线程处理技术设计了一款可视化目标电磁散射预估系统(ESEE)V1.0,对比典型目标体RCS 与商业软件FEKO 的计算结果,验证了ESEE的可靠性。通过计算不同海况的海面RCS 及超电大尺寸舰船与海面复合散射RCS,分析了海面散射以及超电大目标与海面复合散射特性。     

动态分形粗糙海面散射的遮蔽效应和多普勒谱研究

利用粗糙面电磁散射中的基尔霍夫近似,结合粗糙面遮蔽函数和分形粗糙海面特征函数的计算,导出了考虑遮蔽效应情况下导体分形粗糙海面散射截面的近似公式。研究了海面不同均方根斜率对遮蔽效应的影响。比较了毫米波入射时高斯粗糙面和分形粗糙海面的散射截面分布情况。分析了不同分维下分形海面双站散射截面的角分布情况。详细讨论了不同入射角和不同分维及遮蔽效应对分形海面散射回波多普勒谱的影响。     

海面上舰船目标的紫外散射特性研究

基于粗糙面双向反射分布函数(BRDF)模型,考虑海面的影响,设计了海面舰船目标的紫外光散射亮度计算流程,讨论分析了海面上舰船目标对海天背景紫外辐射的散射特性.运用大气传输软件MODTRAN,计算了0.3～0.4μm波段太阳、天空背景的紫外辐射特性;根据粗糙面散射理论,分别对海面和目标表面进行BRDF建模,并讨论了面元的光散射特性;设计了海面舰船目标的紫外光散射亮度计算流程,并利用此流程计算分析了某舰船模型的紫外光散射亮度.结果显示探测时间、探测方位、舰船表面蒙皮材料、舰船形状、海面散射等因素,都对舰船目标的紫外光散射特性产生影响,为完善舰船目标紫外辐射特性数据库提供有效依据.     

PBTG法快速求解粗糙海面散射增强效应

针对矩量法(MOM)不能有效求解大尺度粗糙介质表面散射特性的问题,采用基于物理的双网格法(PBTG)快速计算了高斯粗糙海面的散射特性,对比了不同矩阵维数下的求解时间,研究了水平、垂直极化下粗糙海面的散射增强现象。通过与矩量法的比较,证明了PBTG法的高效性。