动态海面的分形模拟及其电磁散射

文中从海面的功率谱出发,建立了海面的Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ分形函数模型;导出了此模型在Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ散射模式下散射系数的闭合解析表达式;利用该表达式用计算机模拟计算了粗糙海面的电磁散射回波,并用数盒子法提取了其分维数,得到了散射波的分维数与海面参数,雷达系统参数之间的定量关系。     

计算二维海面极化电磁散射的新方法

在基尔霍夫散射面元矩阵的基础上研究了一种计算二维模拟海面电磁极化散射的新方法,采用海面高度起伏矩阵以及x和y方向海面斜率矩阵描述二维海面,利用基尔霍夫近似推导出笛卡尔坐标系下椭圆极化入射时海面的散射场,得到了全极化雷达散射模型．仿真了不同条件下分形海面模型的全极化雷达后向散射截面及极化特征图,数值结果符合海面散射规律．由于该方法是对二维海面模型进行离散化分析,因此适用于多种海面模型．     

二维分形粗糙面电磁散射回波的幅值分布特征

讨论了一种二维Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ分形函数在Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ近似下的电磁散射回波的幅值分布特征。结果表明明,这种分形函数电磁散射回波的幅值分布,在其均方根非常小时以Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布为界,当其均方根较大时服从Ｋ－分布,且其形状参数随均方根的增大而减小。     

二维分形表面电磁散射特性

为深入研究电磁波、光波探测信号与不规则背景表面之间的相互作用机理及物理本质,以便给雷达目标探测、不规则材料表面的探测与遥感提供必要的散射模型,对具有分形维度的二维粗糙表面采用带限Weierstrass函数进行建模,推导了基于基尔霍夫近似理论的二维粗糙面散射场,在HH极化条件下,给出了该分形面的电磁平均散射系数和平均强度系数,通过理论分析和数值计算讨论了粗糙面散射特性与谐波数、入射波波长、面分维等其他参量之间的关系.结果表明,随着分维和谐波数的增大,除镜向反射以外,散射强度的幅值及其旁瓣分量是增大的.为基于表面散射强度重构粗糙面的相关统计参数提供数据.     

海面与其上方二维目标的复合电磁散射

提出了一种求解一维海面与其上方二维目标复合电磁散射场的混合方法,在矩量法的基础上利用迭代加速度算法求解单纯海面的表面Kirchhoff电流及电磁散射场,再应用矩量法(MOM)求解二维目标的表面电流及散射场．根据得到的表面电流及散射场,结合互易性定理求解了二维柱体同海面之间的二次耦合散射场．该混合方法仅在目标上应用MOM,所产生的矩阵维数远远小于用经典MOM计算该复合散射问题所产生的矩阵,减少了计算量．数值结果同经典MOM方法结果比较,验证了其准确性,并且计算时间仅为MOM法的12％左右．     

分数布朗表面的电磁散射

讨论了理想导电的一维分数布朗表面的电磁散射问题,给出了散射系数均值和协方差的基尔霍夫解．通过数值计算得出散射能量的角分布图,分析了它们与分形维数和表面起伏的关系．     

粗糙海面与上方多目标瞬态电磁散射混合算法

为了提高时域算法的计算效率,提出了求解一维导体粗糙海面与其上方多目标复合电磁散射的时域混合算法．该算法将时域积分方程与时域基尔霍夫近似算法相结合,多目标散射以及目标之间的耦合散射通过时域积分方程精确求解,粗糙海面瞬态散射采用时域基尔霍夫算法近似求解．考虑到目标与粗糙面之间的耦合作用,建立了求解粗糙海面与其上方多目标复合瞬态散射的矩阵方程．通过与传统时域积分方程方法比较,表明混合算法既能保证数值结果精度,又能大大提高数值计算效率．     

复杂目标近场电磁散射的建模方法

介绍了复杂目标的散射特性理论建模方法以及计算方法．针对复杂目标的研究需要．综合各种电磁算法，并选择符合具体目标特征，以达到准确、快速的计算出复杂目标的电磁散射特性。     

未充分生成海的海面模型及其雷达散射系数

描述了一种新的海面统计模型－非稳态的未充分生成海潜。在相似条件下分析了未充分生成海谱与充分生成海谱的异同。利用双尺度方法比较了两种状态下海面的电磁散射,并讨论了特征斜率、峰值波数对海面雷达散射系数的影响。     

分形粗糙面单站散射的遮蔽效应研究

利用粗糙面电磁散射中的基尔霍夫近似，结合粗糙面遮蔽效应和分形粗糙面特征函数的计算，导出了考虑遮蔽效应情况下导体分形粗糙面单站散射截面近似公式．比较了高斯粗糙面和分形粗糙面的散射截面分布情况，分析了粗糙面不同均方根斜率对遮蔽效应的影响．研究了不同分维和不同空间基频情况下分形粗糙面后向散射截面的角分布情况．     

一维带限Weierstrass分形分层介质粗糙面电磁散射研究

运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射,推出了不同极化状态下的双站散射系数公式．采用一维带限Weierstrass分形粗糙面来模拟实际分层介质粗糙面,结合其功率谱导出了平面波入射时的双站散射系数计算公式．通过数值计算得到了HH极化下双站散射系数随散射角的变化曲线,讨论了分维、空间基频、标度区间、底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面高度起伏均方根及入射波频率对双站散射系数的影响,得到了平面波入射一维带限Weierstrass分形分层介质粗糙面散射系数的分形特征、基本特征、分区特征和随频率变化的特征．     

带限分形粗糙面的遮蔽效应

采用蒙特卡罗数值模拟,生成不同分维数和不同均方根斜率的一维带限分形粗糙面.利用射线追踪法得到了带限分形粗糙面单次散射遮蔽函数随入射角变化的曲线,分析了不同分维数、不同均方根斜率对分形粗糙面遮蔽函数的影响.比较了均方根斜率相同时带限分形粗糙面与高斯随机粗糙面遮蔽函数随入射角变化的曲线,结果表明分维数取不同值时,带限分形粗糙面与高斯随机粗糙面遮蔽函数随入射角变化的曲线基本一致.     

一维带限Weierstrass分形粗糙面透射波散射系数特征研究

采用一维归一化带限 Weierstrass函数模拟一维分形粗糙面,根据微扰法研究了粗糙面下方介质2中的电磁散射,结合分形粗糙面的自相关函数和功率谱导出了不同极化状态下一维带限Weierstrass分形粗糙面透射波散射系数计算公式．通过数值计算得出了不同极化状态下一维带限Weierstrass分形粗糙面透射系数的分形特征、基本特征、分区特征和随频率变化特征．结果表明分维、粗糙面高度起伏均方根和入射波频率对分形粗糙面透射波散射系数有显著影响,在其他条件不变的情况下,分维越大、粗糙面高度起伏均方根越大、入射波频率越大,透射系数就越大．