近海背景下艦船目標復合散射特性研究在軍事、民用等領域應用廣泛,意義深遠。本文根據隨機介質中的電磁散射理論,對近海海面幾何起伏特性及其電磁散射特性進行仿真。在此基礎上,突破海面與目標間耦合散射的計算困境,利用彈跳射線法(SBR)對其復合散射特性進行仿真,并結合Spark分布式系統(tǒng)對實際近海環(huán)境中電大尺寸目標回波特性進行仿真,為新體制雷達研制、目標探測、跟蹤、識別提供理論依據和技術支撐。論文工作如下:1.在傳統(tǒng)JONSWAP海譜模型中,引入變淺因子,用以衡量水深變量對海面起伏的影響,并利用蒙特卡羅方法(Monte Carlo)對所建立的近海幾何模型進行仿真,分析水深、風速、風區(qū)、風向角等因素對模型幾何特性的影響。運用3DS MAX、FEKO等軟件實現不同艦船目標精確建模,并基于Rhinoceros軟件中逆向工程、布爾運算等方式構建近海背景下艦船復合模型。2.在精確建立近海、艦船復合模型的基礎上,提出優(yōu)化的SBR方法計算復雜場景雷達散射截面(RCS)。首先,通過修改目標面元的介電參數,以考慮不同介質的影響,并通過等效電磁流法(MECA)計算面元表面電磁流,拓展PO方法適用范圍。其次,利用鄰域k-d樹、反向追蹤等技術來提高GO方法中的射線尋跡、遮擋判斷的效率和準確性。此外,應用多線程并發(fā)計算,實現程序工程上的加速優(yōu)化。最后,運用改進SBR方法,計算近海背景下艦船目標復合電磁散射,統(tǒng)計分析其規(guī)律特性。3.搭建Spark分布式系統(tǒng),離散化近海模型與電大尺寸艦船目標模型。修正并遷移SBR至Spark集群,并行計算近海面上方艦船目標復合散射,克服傳統(tǒng)方法在求解海洋環(huán)境中電大尺寸目標復合散射問題時計算效率低、內存需求大等限制,實現精確、快速的電磁仿真。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O441;U674.70;E91
【部分圖文】：

向角確定的情況下，水深改變在幾何模型的形狀差異上沒有明顯體現，不考慮水深對海面波譜相位因子的影響。圖2.7 近海面幾何模型立體圖圖2.8 水深 3 m 的近海面幾何模型圖2.9 水深 5 m 的近海面幾何模型 圖2.10 水深 10 m 的近海面模幾何型2.4.2 統(tǒng)計特性分析圖 2.9 - 2.12 統(tǒng)計分析了水深、風速、風區(qū)、風向角等變量對近海幾何模型的起伏特性的影響。仿真參數如下：風速 u 5m s，風區(qū) X 40 km，風向角 0m ，水深 d 5 m，海面大小64 m 64 m，入射波頻率 f 1.2 GHz�？刂茊我蛔兞�，修改對應參數，繪制圖形。分析可知，隨著水深的減少，非線性水動力作用影響增大，波峰升高

不考慮水深對海面波譜相位因子的影響。圖2.7 近海面幾何模型立體圖圖2.8 水深 3 m 的近海面幾何模型圖2.9 水深 5 m 的近海面幾何模型 圖2.10 水深 10 m 的近海面模幾何型2.4.2 統(tǒng)計特性分析圖 2.9 - 2.12 統(tǒng)計分析了水深、風速、風區(qū)、風向角等變量對近海幾何模型的起伏特性的影響。仿真參數如下：風速 u 5m s，風區(qū) X 40 km，風向角 0m ，水深 d 5 m，海面大小64 m 64 m，入射波頻率 f 1.2 GHz�？刂茊我蛔兞浚薷膶獏�，繪制圖形。分析可知，隨著水深的減少，非線性水動力作用影響增大，波峰升高，更為陡峭，波谷降低，更為平緩，與近海環(huán)境起伏特性相一致。在一定范圍內，隨著風速的增加，海面整體波動幅度

圖2.7 近海面幾何模型立體圖圖2.8 水深 3 m 的近海面幾何模型圖2.9 水深 5 m 的近海面幾何模型 圖2.10 水深 10 m 的近海面模幾何型2.4.2 統(tǒng)計特性分析圖 2.9 - 2.12 統(tǒng)計分析了水深、風速、風區(qū)、風向角等變量對近海幾何模型的起伏特性的影響。仿真參數如下：風速 u 5m s，風區(qū) X 40 km，風向角 0m ，水深 d 5 m，海面大小64 m 64 m，入射波頻率 f 1.2 GHz�？刂茊我蛔兞浚薷膶獏�，繪制圖形。分析可知，隨著水深的減少，非線性水動力作用影響增大，波峰升高
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本文編號：2883882