本文關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)海面及其上方目標(biāo)的電磁散射建模與回波特性分析

  更多相關(guān)文章： 電磁散射 動(dòng)態(tài)海面 海雜波 多普勒頻譜

【摘要】：三維動(dòng)態(tài)海面及其上方目標(biāo)的電磁散射計(jì)算和回波特性研究是海面電磁散射研究領(lǐng)域中的重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題,主要表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：首先海面是時(shí)變動(dòng)態(tài)的,目海面的電磁散射往往都是超電大尺寸的電磁散射問(wèn)題,從而導(dǎo)致三維動(dòng)態(tài)海面的電磁散射回波計(jì)算最很大,因此僅僅針對(duì)海面的電磁散射就已經(jīng)成為計(jì)算電磁學(xué)·l,的難點(diǎn)問(wèn)題。其次,當(dāng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)處于動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的海面上方時(shí),其電磁散射回波為目標(biāo)與海面相互作用后的散射回波,目標(biāo)與海面之間耦合的電磁建模也是研究中的難點(diǎn)問(wèn)題。最后,不論是對(duì)海雜波特性的研究還是對(duì)處于海背景下目標(biāo)電磁回波的特性研究,由于海面的隨機(jī)性,若想獲得其統(tǒng)計(jì)特性往往需要大量樣本的計(jì)算,增加了研究的計(jì)算成本和復(fù)雜度。本文按照由動(dòng)態(tài)海面幾何建模到電磁散射計(jì)算最后進(jìn)行回波特性分析的邏輯順序系統(tǒng)地研究了三維動(dòng)態(tài)海面及其上方目標(biāo)的電磁散射計(jì)算和回波特性,分析了動(dòng)態(tài)海面電磁散射回波的多普勒頻譜特性,海雜波分布及混沌特性,并探討了動(dòng)態(tài)海面與目標(biāo)回波的多普勒頻譜,以及目標(biāo)處于海背景時(shí)的成像問(wèn)題。本文的主要研究工作從下述幾個(gè)方面展開(kāi)：1.針對(duì)大型海面在大入射角度的電磁散射問(wèn)題,將多層快速多極子這一精確的數(shù)值計(jì)算方法引入到對(duì)大入射角度下三維動(dòng)態(tài)海面的電磁散射研究中。采用準(zhǔn)靜態(tài)方法來(lái)模擬高頻地波雷達(dá)體制下三維動(dòng)態(tài)海面的多普勒回波特性和X波段破浪的多普勒回波特性。2.從目標(biāo)在海面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的電磁散射問(wèn)題出發(fā),采用高低頻混合方法研究了三維目標(biāo)與海面的復(fù)合電磁散射問(wèn)題,為使該算法更具實(shí)用性,通過(guò)遠(yuǎn)場(chǎng)近似和繼承迭代的技術(shù)來(lái)對(duì)其加速,使得該算法在不增加計(jì)算量的前提下極大地節(jié)省了電磁散射計(jì)算時(shí)間,從而利用該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)三維動(dòng)態(tài)海面上方動(dòng)態(tài)低空飛行目標(biāo)的電磁散射回波計(jì)算,并對(duì)其多普勒回波頻譜進(jìn)行分析。3.建立了對(duì)動(dòng)態(tài)海面的電磁散射回波特性研究的框架,并通過(guò)三個(gè)方面：海雜波的頻譜特性,海雜波的分布特性,海雜波的混沌特性等系統(tǒng)地研究了海雜波的特性。通過(guò)該框架仿真了不同頻段的海雜波分布特性,發(fā)現(xiàn)韋伯分布更適合描述高頻地波雷達(dá)回波的海雜波。通過(guò)對(duì)海雜波混沌特性的研究,證明了海雜波具有正的最大Lyapunov指數(shù),驗(yàn)證了其混沌特性。4.在目標(biāo)SAR成像問(wèn)題的研究中,本文將海面與目標(biāo)做了一體化的電磁敞射計(jì)算,仿真了SAR成像中目標(biāo)處于海面背景時(shí)的場(chǎng)景,計(jì)及了海雜波對(duì)雷達(dá)回波的貢獻(xiàn)并考慮了海雜波對(duì)目標(biāo)成像質(zhì)量的影響。在成像算法的研究中,木文將基于壓縮感知的算法引入到對(duì)處于復(fù)雜場(chǎng)景下的目標(biāo)成像研究中,在不影響成像質(zhì)量的前提下極大的節(jié)約了電磁仿真在頻點(diǎn)和角度上所需要的數(shù)據(jù)量。
【關(guān)鍵詞】：電磁散射 動(dòng)態(tài)海面 海雜波 多普勒頻譜
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P714;TN011
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 研究背景及意義12-14
• 1.2 研究歷史與現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 隨機(jī)海面電磁散射研究14-16
• 1.2.2 粗糙面與目標(biāo)的研究16-17
• 1.2.3 動(dòng)態(tài)海面回波分析17-19
• 1.2.4 海背景下目標(biāo)成像19-20
• 1.3 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和結(jié)構(gòu)20-23
• 1.3.1 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)20-21
• 1.3.2 本文結(jié)構(gòu)21-23
• 第二章 動(dòng)態(tài)海面幾何建模和介質(zhì)特性23-37
• 2.1 引言23-24
• 2.2 風(fēng)驅(qū)海面24-29
• 2.2.1 海況描述24
• 2.2.2 海浪譜24-26
• 2.2.3 動(dòng)態(tài)海面生成26-29
• 2.3 破碎波29-31
• 2.4 潛艇尾跡31-34
• 2.5 海水的介電常數(shù)34-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第三章 動(dòng)態(tài)海面回波的多普勒頻譜仿真與分析37-63
• 3.1 引言37-38
• 3.2 海面電磁散射基本概念38-41
• 3.2.1 雷達(dá)散射截面與散射系數(shù)38-39
• 3.2.2 電場(chǎng)表面積分方程39-41
• 3.3 海面電磁散射的MLFMA41-47
• 3.3.1 矩量法原理41-43
• 3.3.2 多層快速多極子43-47
• 3.4 海面散射的處理問(wèn)題47-53
• 3.4.1 海而兒何截?cái)嗯c錐形波47-49
• 3.4.2 阻抗加載技術(shù)49-50
• 3.4.3 錐形波與阻抗邊界的組合50-51
• 3.4.4 PM海面的電磁散射51-53
• 3.5 動(dòng)態(tài)海面多普勒頻譜53-62
• 3.5.1 準(zhǔn)靜態(tài)方法53-54
• 3.5.2 高頻地波雷達(dá)回波特性54-57
• 3.5.3 破波的多普勒頻譜57-62
• 3.6 本章小結(jié)62-63
• 第四章 動(dòng)態(tài)海面及其上方目標(biāo)復(fù)合電磁散射及多普勒頻譜63-80
• 4.1 引言63
• 4.2 復(fù)合電磁散射模型63-65
• 4.2.1 組合目標(biāo)耦合迭代模型63-65
• 4.2.2 收斂判定65
• 4.3 海況下的耦合迭代算法65-69
• 4.3.1 基爾霍夫近似條件66-67
• 4.3.2 PO+MLFMA67
• 4.3.3 復(fù)合目標(biāo)電磁散射算例67-69
• 4.4 加速迭代的方法69-73
• 4.4.1 快速遠(yuǎn)場(chǎng)近似69-71
• 4.4.2 耦合區(qū)域的選取71
• 4.4.3 繼承迭代71-73
• 4.5 動(dòng)態(tài)復(fù)合目標(biāo)的Doppler頻譜73-78
• 4.5.1 目標(biāo)的Doppler頻譜74
• 4.5.2 數(shù)值仿真結(jié)果與分析74-78
• 4.6 本章小結(jié)78-80
• 第五章 海雜波的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒y(tǒng)計(jì)特性80-98
• 5.1 引言80-81
• 5.2 海雜波的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>81-86
• 5.2.1 GIT模型81-83
• 5.2.2 TSC模型83-85
• 5.2.3 NRL模型85-86
• 5.3 海雜波的分布特性86-92
• 5.3.1 常見(jiàn)海雜波的分布87-88
• 5.3.2 K-S統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)88-89
• 5.3.3 海雜波分布算例89-92
• 5.4 海雜波混沌特性分析92-97
• 5.4.1 相空間重構(gòu)93
• 5.4.2 嵌入維和關(guān)聯(lián)維93-94
• 5.4.3 最大Lyapunov指數(shù)94-95
• 5.4.4 動(dòng)態(tài)海面的混沌特性分析95-97
• 5.5 本章小結(jié)97-98
• 第六章 復(fù)雜海背景下的目標(biāo)成像98-114
• 6.1 引言98-99
• 6.2 海面的SAR成像99-102
• 6.2.1 海面散射強(qiáng)度空間分布與SAR成像99-100
• 6.2.2 潛艇內(nèi)波的SAR成像100-102
• 6.3 復(fù)雜海背景下目標(biāo)的成像102-113
• 6.3.1 距離-多普勒成像102-105
• 6.3.2 復(fù)雜海背景下艦船的SAR成像105-107
• 6.3.3 基于壓縮感知的成像107-113
• 6.4 本章小結(jié)113-114
• 第七章 總結(jié)及展望114-116
• 7.1 全文總結(jié)114-115
• 7.2 下一步研究工作的展望115-116
• 致謝116-117
• 參考文獻(xiàn)117-126
• 作者攻博期間取得的成果126-128
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷128

，

本文編號(hào)：952430