【摘要】：隨機(jī)粗糙面的電磁散射特性研究能為目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別、雷達(dá)精確制導(dǎo)等軍事領(lǐng)域提供理論依據(jù),且在農(nóng)業(yè)和海洋漁業(yè)等民用方面具有實(shí)際應(yīng)用。本文研究了隨機(jī)粗糙面及其上方多個(gè)目標(biāo)的復(fù)合電磁散射的快速方法、隨機(jī)粗糙面寬帶電磁散射的快速分析方法和基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)粗糙面參數(shù)反演方法。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.提出了一種基于標(biāo)量積分方程的單源等效原理算法(SS-EPA)并應(yīng)用于介質(zhì)隨機(jī)粗糙面及其上方多個(gè)導(dǎo)體或介質(zhì)目標(biāo)的復(fù)合電磁散射中。利用等效面將隨機(jī)粗糙面和目標(biāo)分成不同的區(qū)域。因?yàn)榈刃嫔系奈粗棵芏纫h(yuǎn)小于散射體上的未知量密度,且利用等效面上電流和磁流的關(guān)系,使SS-EPA方程只含電流(或者磁流),所以SS-EPA可以顯著減少M(fèi)OM的未知量。數(shù)值計(jì)算了不同數(shù)量和不同種類(PEC或電介質(zhì))目標(biāo)位于高斯介質(zhì)粗糙面上方的復(fù)合電磁散射。結(jié)果顯示當(dāng)目標(biāo)數(shù)量更多或形狀更復(fù)雜時(shí),SS-EPA具有更高的計(jì)算效率。2.提出了一種結(jié)合Meahly近似和相位提取(PE)的混合方法,解決了粗糙面寬帶電磁散射問(wèn)題。為進(jìn)一步加速計(jì)算,采用特征基函數(shù)法(CBF)和自適應(yīng)交叉近似(ACA)混合方法取代傳統(tǒng)的MOM方法來(lái)求解切比雪夫節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)處的電磁流。最后分析該方法不僅可以應(yīng)用于不同均方根高度的高斯粗糙表面,而且也適用于不同風(fēng)速的海面。新算法不僅提高了計(jì)算速度,而且具有適用性和穩(wěn)定性。3.提出了一種使用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)反演隨機(jī)粗糙面參數(shù)的方法。通過(guò)對(duì)有限數(shù)量的隨機(jī)粗糙面樣本的SAR圖像進(jìn)行訓(xùn)練,可以預(yù)測(cè)給定范圍內(nèi)任何粗糙面的均方根高度和相關(guān)長(zhǎng)度參數(shù)。該卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是在仿真模擬數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建的,為深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練提供了新思路。所提出的CNN網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)反演粗糙面的均方根高度(RMS)和相關(guān)長(zhǎng)度。結(jié)果表明CNN的反演結(jié)果要遠(yuǎn)優(yōu)于支持向量機(jī)(SVM)的結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN011
【圖文】：

華東師范大學(xué)2/2/2 11(x)i nxNLnn Nf b eL （2.8a）2/2'/2 11 2(x)i nxNLnn Ni nf b eL L （2.8b）22/2''/2 11 2(x)i nxNLnn Ni nf b eL L （2.8c）這里二維高斯譜函數(shù)為2 2 2(k) exp24h l k lW （2.9）其中h 為隨機(jī)粗糙面的相關(guān)長(zhǎng)度，l為均方根高度。圖 2-1（a）和（b）分別給出了不同均方根高度、相關(guān)長(zhǎng)度的二維高斯隨機(jī)粗糙面樣本數(shù)值模擬圖形。

2N n m ,2N n 2 M m , n m ,nSK SK SK SK （2.11b） mnmn mnx ySKL L （2.11c）(5)利用 FFT 計(jì)算粗糙面高度起伏2 22 2( )0 0 M NM Nj pm qnpq mnm ne (6)最后獲得粗糙表面的高度樣本2Re ( 0 2M, 0 2N)pq pq p : q :這里三維高斯譜函數(shù)為2 2 2 2 2( , ) exp4 4x y x x y yx yh l l k l k lW k k （2.12）其中 h 為隨機(jī)粗糙面的相關(guān)長(zhǎng)度，xl 和yl 分別為 x 和 y 上的均方根高度。圖 2（a）和（b）分別給出了不同均方根高度、相關(guān)長(zhǎng)度的三維高斯隨機(jī)粗糙面樣本數(shù)值模擬圖形。

圖 2-3 二維粗糙面電磁散射模型隨機(jī)粗糙面的長(zhǎng)度被限制在[-L/2,L/2]，所以在|x|>L/2 的因此粗糙面的表面感應(yīng)電流不存在，這樣粗糙面的邊界處粗糙面邊界處的人為反射，稱之為截?cái)嘈?yīng)。通常在目標(biāo)均勻能量分布的平面波，但在粗糙面電磁散射需要采用具錐形波來(lái)保證截?cái)噙吔绲碾娏髯銐蛐�，而避免因有限的粗�?yīng)的產(chǎn)生。通常采用 Thorsos 提出的錐形波[42-43]進(jìn)行計(jì)算射波如下所示202(x ztan )exp[i k (xsin zcos )(1 w(r))]exp( )ii ig 波因子，通常取 L/10 到 L/4，入射波矢量為

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 孫玉發(fā);張奕;徐善駕;陳學(xué)Oz;;二維多導(dǎo)體柱電磁散射特性的特征基函數(shù)法分析[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2006年02期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 邵漢儒;等效原理算法在三維電磁問(wèn)題中的分析及其應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2014年

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2 張乙奔;三維目標(biāo)電磁散射特性的矩量法研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2751916