【摘要】：隨著海洋遙感與雷達(dá)探測(cè)跟蹤等技術(shù)的迅速發(fā)展,海面及海上目標(biāo)的檢測(cè)越來越受到重視,尤其是海面艦船的檢測(cè)已經(jīng)成為海洋研究的主要內(nèi)容。由于在實(shí)際的復(fù)雜海洋背景中難以檢測(cè)艦船目標(biāo),因此通過艦船尾跡來反演艦船目標(biāo)信息成為了海洋目標(biāo)檢測(cè)的重要研究方向之一。本文模擬了艦船開爾文尾跡、二維線性與非線性海面,研究了海洋背景下的艦船開爾文尾跡,最后進(jìn)行了相應(yīng)的電磁散射計(jì)算。論文主要研究?jī)?nèi)容分為三個(gè)部分:海面建模、艦船開爾文尾跡建模以及海面與艦船開爾文尾跡的電磁散射計(jì)算。首先,闡述了海面建模的幾種方法,選擇了基于海浪譜的方法,給出了常用的海浪譜,利用線性疊加法與線性濾波法,模擬出了不同風(fēng)速與不同風(fēng)向下的二維線性海面�？紤]到實(shí)際海面的非線性,又引入了非線性海面建模的常用方法,即CWM模型(Choppy Wave Model),利用線性海面的結(jié)果得到了不同風(fēng)速下的非線性海面,其所得結(jié)果與相應(yīng)的線性海面進(jìn)行對(duì)比,符合真實(shí)情況下的海面特點(diǎn)。其次,選擇合適的艦船模型,對(duì)艦船尾跡中最常見的開爾文尾跡進(jìn)行了仿真,得到了不同參數(shù)下的開爾文尾跡結(jié)果,并結(jié)合開爾文尾跡的仿真結(jié)果對(duì)影響尾跡的因素進(jìn)行了相應(yīng)的比較與分析。然后將其疊加在前面所仿真的線性與非線性海面上,分別得到了線性與非線性海面上的開爾文尾跡,又改變海面的風(fēng)速與艦船的船速,得到了不同風(fēng)速與不同船速下的海面艦船開爾文尾跡,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析,得到高海況下低船速的尾跡容易被湮沒這個(gè)事實(shí)。最后,利用Debye公式計(jì)算了不同雷達(dá)入射波頻率下的海水介電常數(shù)。然后考慮到本文所仿真海面的特點(diǎn),在對(duì)電大尺寸的海面進(jìn)行電磁散射計(jì)算時(shí),采用了基爾霍夫近似的方法,得到了不同風(fēng)速、不同風(fēng)向、不同入射波頻率以及不同極化方式下海面電磁散射系數(shù)隨雷達(dá)波入射角、散射角、入射方位角以及散射方位角的分布,并進(jìn)行了相應(yīng)的分析。在此基礎(chǔ)上,對(duì)疊加不同船速的開爾文尾跡的線性與非線性海面進(jìn)行電磁散射計(jì)算,得出了風(fēng)速、風(fēng)向以及船速等因素對(duì)它們后向散射的影響。
[Abstract]:With the rapid development of ocean remote sensing and radar detection and tracking technology, more and more attention has been paid to the detection of sea surface and sea targets, especially the detection of sea surface ships has become the main content of ocean research. It is difficult to detect the ship target in the actual complex ocean background, so it is one of the important research directions to retrieve the ship target information from the ship wakes in the ocean target detection. In this paper, the Kelvin wake, two-dimensional linear and nonlinear sea surface of a ship are simulated. The Kelvin wake of a ship under the ocean background is studied, and the corresponding electromagnetic scattering calculation is carried out at the end of the paper. The main contents of this paper are divided into three parts: sea surface modeling, ship Kelvin wake modeling and electromagnetic scattering calculation of sea surface and ship Kelvin wake. Firstly, several methods of sea surface modeling are described, the method based on sea wave spectrum is selected, and the commonly used wave spectrum is given. Using linear superposition method and linear filtering method, the two-dimensional linear sea surface with different wind speeds and different wind directions is simulated. Considering the nonlinearity of the actual sea surface, a common method of nonlinear sea surface modeling is introduced. That is, the CWM model (Choppy Wave Model), uses the results of the linear sea surface to obtain the nonlinear sea surface with different wind speeds. The results are compared with the corresponding linear sea surface, which is consistent with the real sea surface characteristics. Secondly, the most common Kelvin wake in warship wake is simulated by selecting a suitable ship model, and the Kelvin wake results under different parameters are obtained. Combined with the simulation results of Kelvin wake, the factors affecting the wake are compared and analyzed. Then it is superimposed on the simulated linear and nonlinear sea surface, and the Kelvin wake on the linear and non-linear sea surface is obtained, and the wind speed of the sea surface and the ship's velocity are changed. The Kelvin wakes of ships with different wind speeds and different ship speeds are obtained, and the results are analyzed. The fact that the wake with low ship speed is easily annihilated under high sea conditions is obtained. Finally, the dielectric constants of seawater at different radar incident frequencies are calculated by using the Debye formula. Considering the characteristics of the simulated sea surface in this paper, the Kirchhoff approximation method is used to calculate the electromagnetic scattering of the electrically large sea surface, and different wind speeds and different wind directions are obtained. The distribution of sea surface electromagnetic scattering coefficient with radar wave incidence angle, scattering angle, incident azimuth angle and scattering azimuth angle under different frequency of incident wave and different polarization modes is analyzed. On this basis, the linear and nonlinear sea surface of Kelvin wake superimposed with different ship velocities are calculated by electromagnetic scattering. The effects of wind speed, wind direction and ship velocity on their backscattering are obtained.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U674.70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2443247