复杂陆地粗糙面及其上方坦克目标复合散射研究

研究了复杂陆地粗糙面及其上方坦克目标的复合散射特性.基于Monte Carlo方法,利用高斯谱函数模拟不同统计特性的陆地表面,运用加权反正切函数滤波处理以构造边界和连接相邻区域,构建了复杂陆地分区域复合粗糙面的几何模型.提出了一种快速精确求解复杂陆地粗糙面及其上方坦克目标复合散射的混合方法,利用迭代物理光学法求解目标与环境间的多次耦合,运用等效电磁流法修正棱边绕射.分析了复杂陆地粗糙面的散射特性,研究了入射角、均方根高度、相关长度和粗糙面表面结构对复合散射特性的影响.本研究为探测复杂环境上方的坦克目标提供了理论基础,数值仿真结果对雷达目标的探测与识别具有借鉴意义.     

地海交界分区域复合粗糙面的布儒斯特效应研究

通过随机粗糙面建模理论, 研究地海交界分区域复合粗糙面的布儒斯特效应.采用蒙特卡罗方法, 利用高斯谱函数模拟陆地粗糙面, 利用Pierson-Moskowitz(PM)海洋谱模拟海面部分, 运用加权反正切函数滤波处理以平滑交界, 构建了地海交界分区域复合粗糙面的几何模型.考虑到粗糙陆地表面与海面各自内部面元的耦合作用以及区域之间和交界处面元的相互耦合, 提出了一种基于地海交界分区域面元的迭代物理光学法, 快速求解地海交界分区域复合粗糙面的镜向散射, 分别就陆地粗糙面的均方根高度、相关长度, 海面的风速、风向对其布儒斯特效应的影响进行了分析, 发现了地海交界分区域复合粗糙面上的“布儒斯特融合效应”, 并发现陆地粗糙面的均方根高度与海面风速能够显著影响布儒斯特角的“融合”现象.本研究为探测地海交界区域的真实环境提供了理论基础, 数值仿真结果对抗多径干扰、雷达目标的探测与识别、遥感信息处理具有借鉴意义.     

二维海面上方金属目标复合散射快速算法研究

为快速获取二维海面上方金属目标的复合散射,通过改进计算分层粗糙面散射的层内波传播展开法(PILE),结合快速计算二维粗糙面散射的稀疏矩阵平面迭代与规范网格法(SMFIA/CAG),以及计算金属目标散射的基于三角屋顶(RWG)基函数的矩量法(MoM),提出了结合稀疏矩阵平面迭代及规范网格法的扩展层内波传播展开法(E-PILE+SMFIA/CAG)。引入锥形入射波以减小人为截断粗糙面所引起的边缘衍射,采用蒙特卡洛(Monte-Carlo)模拟生成具有Pierson-Moskowitz(PM)海浪谱的随机海洋粗糙面。数值分析了海面上方典型导体目标的复合双站散射系数,验证了算法的有效性与收敛性。最后,应用该算法计算了海面上方导弹目标的电磁散射,讨论了目标高度及海面上风速对复合散射系数的影响。     

三类新型随机粗糙面模型的快速散射特性分析

基于表面粗糙度对雷达目标电磁散射特性的影响,为真实地模拟实际自然场境,提出了三类粗糙环境中表面粗糙度不同的新型分区域复合随机粗糙面模型.采用在同一粗糙面上使用不同均方根高度和相关长度的方法进行建模,替代了传统的单一谱函数模型.应用稀疏矩阵平面迭代/规范网格法快速计算了此三类新型随机粗糙面模型的电磁散射特性,重点分析了不同表面粗糙度模型对于环境电磁散射特性的影响,为研究、分析和探测符合实际自然环境的地形、地貌提供了理论依据.     

基于面元法的陆海交界复合粗糙面电磁散射研究

针对海陆交界处由于电磁特性复杂难以建立电磁散射模型的问题,提出了一种基于面元法的电磁散射计算方法.该方法首先对陆地区域采用指数谱建模,对海面区域采用文氏谱建模,并采用加权反正切方法建立陆海交界处的三维几何模型;其次对陆地和海面区域分别根据粗糙度的不同进行三角剖分,对每个三角面元设置不同的电参数,并采用积分方程模型(IE...     

一维指数型导体粗糙面与其上方矩形截面柱的复合电磁散射研究

采用Monte Carlo方法模拟了一维指数型导体粗糙面,运用矩量法研究了一维指数型导体粗糙面与其上方矩形截面柱的复合电磁散射。通过数值计算得到了复合散射系数随散射角和入射波频率的变化曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、矩形截面中心距粗糙面的高度、矩形截面长、矩形截面宽、入射波频率对散射系数的影响,得出了一维指数型粗糙面与其上方矩形截面柱的复合电磁散射特征。结果表明,粗糙面高度起伏均方根、相关长度、矩形截面中心距粗糙面的高度、矩形截面长、矩形截面宽、入射波频率对复合散射系数的影响是比较复杂的。     

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。     

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.     

基于P—M谱的二维各向异性分层海面电磁散射研究

为了得到基于P-M谱的二维各向异性分层海面电磁散射特性,以便为海洋遥感、海上目标检测与识别等领域的应用提供理论依据,采用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射特性,结合海面P-M谱推导出了平面波入射时的散射系数计算公式,通过数值计算获得了HH极化下中间介质的介电常数和厚度、摩擦风速、风区范围、观察方向与逆风方向之间夹角和入射波频率对双站散射系数的影响,得到了分层海面电磁散射系数的基本特征、分区特征和随频率变化的特征。     

快速计算一维分层粗糙面之间金属目标复合散射的互耦迭代算法

为研究一维分层介质粗糙面之间金属目标的复合电磁散射特性,该文提出了一种结合前后向迭代算法(FBM)和双共轭梯度法(Bi-CG)的快速互耦迭代算法(CCIA)。推导了分层粗糙面与金属目标的耦合边界积分方程组,采用FBM和Bi-CG分别求解分层粗糙面与目标的边界积分方程,目标和分层粗糙面的相互作用通过更新两方程的激励项来实现。计算了双层介质高斯粗糙面及无限长金属圆柱的复合电磁散射特性,当目标尺寸趋于零时与只有分层粗糙面的散射系数相吻合,验证了该算法的正确性;分析了不同粗糙面情况下该算法的收敛性;讨论了目标尺寸与位置变化对复合散射系数的影响。结果表明,金属目标的存在明显影响了分层粗糙面的散射特性。     

分形粗糙面上方目标电磁散射特性的研究

利用分形函数来模拟海地粗糙表面，在考虑到粗糙面的粗糙度，入射波极化方式以及粗糙面的动态和静态等因素对电磁散射特性影响的情况下，运用克希霍夫近拟条件，对粗糙面上方平板目标电磁散射的物理机制进行了分析和研究。理论分析和数值结果表明，本文所述方法物理图象清晰，是一种有效分析实际粗糙面与目标相互作用的方法。     

目标与复杂地海面复合电磁散射研究现状综述

目标与复杂地海环境复合电磁散射研究一直是电磁领域一大重要课题.该方面研究在复杂背景中的目标探测（地海上方低飞导弹、飞机,海上舰船目标,地上坦克目标等）、资源勘探（浅层地下矿物质勘探）等领域发挥着巨大作用,使得该领域的研究变得紧迫且具有实际意义.大多数的目标都处在粗糙地海背景中,当电磁波入射到目标时,由于粗糙背景的存在,电磁波会与粗糙背景发生相互作用,对回波造成影响,进一步干扰目标本身的散射.在粗糙面上飞行、行驶目标及粗糙面下掩埋、半掩埋目标引起的电磁散射与其在自由空间中的散射特性是非常不同的,粗糙背景的作用很大程度上增加了目标探测和识别的不确定性.     

平板与正弦型组合粗糙面的电磁波复合散射

分别用正弦型组合粗糙面和正弦型二维粗糙面模拟海洋表面，建立了海上目标电磁散射的简化模型，用物理光的双次反弹来表示目标与组合粗糙面之间的电磁波相互作用。     

不同类型土壤地面与其上方目标散射特性研究

针对超低空目标与地面复合电磁散射的问题,以某型巡航导弹作为超低空目标的典型代表,研究了不同类型土壤地面与其上方巡航导弹的散射特性。在考虑不同类型土壤组成成分的基础上,采用四成分土壤介电模型计算其介电常数,分析了土壤介电常数与土壤类型和土壤湿度的关系;以二维高斯粗糙面模拟地面环境,引入锥形入射波克服粗糙面的边缘衍射,应用基于物理意义的双网格法(Physics Based Two Grid, PBTG)结合稀疏矩阵规范网格法(Sparse Matrix Canonical Grid, SMCG)仿真分析了土壤类型、入射波频率与极化等因素对地面环境电磁散射特性的影响;基于目标与环境的复合表面积分方程,研究了不同类型土壤地面与巡航导弹的复合散射特性。分析表明:巡航导弹与粗糙面相互作用,使三种类型土壤地面的散射系数均有所增大。研究成果为不同类型土壤地面环境遥感探测及其上方超低空目标的探测提供了理论参考。     

Scattering cross sections for composite rough surfaces using the unified full wave approach

The full wave approach is used to derive a unified formulation for the like and cross polarized scattering cross sections of composite rough surfaces for all angles of incidence. Earlier solutions for electromagnetic scattering by composite random rough surfaces are based on two-scale models of the rough surface. Thus, on applying a hybrid approach physical optics theory is used to account for specular scattering associated with a filtered surface (consisting of the large sonic spectral components of the surface) while perturbation theory is used to account for Bragg scattering associated with the surface consisting of the small scale spectral components. Since the full wave approach accounts for both specular point scattering and Bragg scattering in a self-consistent manner, the two-scale model of the rough surface is not adopted in this work. These unified full wave solutions are compared with the earlier solutions and the simplifying assumptions that are common to all the earlier solutions are examined. It is shown that while the full wave solutions for the like polarized scattering cross sections based on the two-scale model are in reasonably good agreement with the unified full wave solutions, the two solutions for the cross polarized cross sections differ very significantly.     

一维微粗糙面与其上方金属平板的复合电磁散射研究

研究了一维导体随机粗糙面与其上方金属平板的复合电磁散射。应用互易性原理使求解复合目标的二次散射场简化为求解包含平板上的极化电流和微粗糙面散射场的积分方程。利用物理光学近似和粗糙面微扰法分别计算了平板上的感应电流和粗糙面的电磁散射场,导出了复合散射模型单、双站散射的计算公式并给出了单站数值计算结果,讨论了后向复合散射截面随入射频率及平板尺寸、位置的变化关系。