電大尺寸粗糙（海）面及其與目標(biāo)復(fù)合電磁散射研究.pdf

1、本文圍繞粗糙（海）面，以及其與目標(biāo)復(fù)合電磁散射進行研究。針對實際探測中遇到的問題進行兩大方面的研究，即減少粗糙（海）面電磁散射的求解時間和研究實際復(fù)雜動態(tài)海面及其與目標(biāo)電磁散射特性。該研究在粗糙（海）面遙感，復(fù)雜環(huán)境預(yù)警，環(huán)境參數(shù)反演和目標(biāo)檢測與識別等領(lǐng)域有著十分重要的研究價值。論文的工作和研究成果如下:
　　將多區(qū)域模型用于一維介質(zhì)粗糙面與上方導(dǎo)體目標(biāo)復(fù)合電磁散射研究。首次將多區(qū)域模型與單積分方程矩量法相結(jié)合，不僅解決了多區(qū)域和

2、傳統(tǒng)積分方程矩量法結(jié)合時存在無法處理的函數(shù)的問題，而且大大減小了未知量，使得電大尺寸問題可以用個人計算機解決。多區(qū)域模型根據(jù)入射波的強度將粗糙面分為主區(qū)域和非主區(qū)域，主區(qū)域采用傳統(tǒng)矩量法，非主區(qū)域只記和自己相鄰的主區(qū)域的耦合作用。為了驗證本文中單積分方程推導(dǎo)的正確性，將傳統(tǒng)積分方程矩量法(Method of Moment，MoM)與單積分方程(Single Integral Equation，SIE)矩量法(SIE MoM)計算的散射結(jié)

3、果進行了對比，結(jié)果顯示兩種方法計算結(jié)果十分吻合，驗證了單積分方程的正確性;緊接著對比了SIEMoM和多區(qū)域SIE MoM的計算時間，粗糙表面感應(yīng)電/磁流，目標(biāo)表面感應(yīng)電流以及散射系數(shù)，對比結(jié)果顯示，多區(qū)域SIE MoM大幅度減小了內(nèi)存消耗和計算時間，并且在中小散射角范圍內(nèi)可以保證計算精度。
　　將多區(qū)域模型推廣到一維介質(zhì)粗糙面及其上/下方介質(zhì)目標(biāo)復(fù)合電磁散射的研究中。介質(zhì)目標(biāo)會使得問題更加復(fù)雜，對于導(dǎo)體目標(biāo)，其上感應(yīng)電流對總場的影

4、響只需要直接添加進積分方程中，而對于介質(zhì)目標(biāo)，需要新建立一個介質(zhì)目標(biāo)內(nèi)部等效模型，也就是說在建立積分方程時需要建立三個等效模型，積分方程數(shù)量也會隨之增多，增加了推導(dǎo)的難度和復(fù)雜性。本文將多區(qū)域模型成功推廣至介質(zhì)目標(biāo)與粗糙面散射中，推導(dǎo)了介質(zhì)目標(biāo)與介質(zhì)粗糙面復(fù)合散射的單積分方程，并與傳統(tǒng)積分方程MoM結(jié)果比較，驗證SIE MoM的正確性，接著將多區(qū)域模型用在SIE MoM上，在中小散射角范圍內(nèi)可以獲得了幾乎準(zhǔn)確的結(jié)果，并且達到減少未知量，

5、降低內(nèi)存需求，節(jié)約計算時間的目的。
　　建立含碎浪的電大尺寸動態(tài)海面電磁散射模型，考慮破碎波對電大尺寸海面電磁散射特性的影響，對破碎波結(jié)構(gòu)進行簡化，使其既能形成引起回波‘海尖峰’現(xiàn)象的強散射源，又能體現(xiàn)模擬HH極化散射結(jié)果大于VV極化散射結(jié)果的特性;根據(jù)實際測量的白冠覆蓋率及波浪破碎概率等，建立包含破碎波的電大尺寸海面電磁散射模型。同時對回波‘海尖峰’特性進行分析研究，模擬小擦地角下含碎浪電大尺寸二維動態(tài)海面電磁散射回波時間序列，

6、從其中判定‘海尖峰’出現(xiàn)的概率，分析在何種雷達參數(shù)和海面參數(shù)下‘海尖峰’現(xiàn)象更容易出現(xiàn)，同時分析‘海尖峰’對時間相關(guān)函數(shù)和多普勒譜的影響。
　　研究了內(nèi)波影響下海面電磁散射，關(guān)于內(nèi)波對散射系數(shù)和動態(tài)海面多普勒譜的影響鮮少有相關(guān)研究，作者基于Korteweg-de Vries(KdV)方程，建立內(nèi)波傳播模型;通過波流相互作用函數(shù)，基于波作用量方程，對表面毛細波的波譜進行修正;最后基于雙尺度方法的面元模型，將內(nèi)波對高頻譜的修正作用考慮

7、在內(nèi)，計算內(nèi)波的存在對大尺寸海面電磁散射特性的影響，分析了不同的內(nèi)波參數(shù)，不同海況參數(shù)等對海面散射系數(shù)和多普勒的影響。
　　提出一種更貼合海面雙尺度面元模型的四路徑方案，并計算電大尺寸海面及其上方目標(biāo)的復(fù)合電磁散射。為了保證計算效率，采用MECA與PTD相結(jié)合的方法，計算目標(biāo)散射場;本文第五章和第六章中提到的雙尺度面元模型將用來預(yù)估電大尺寸海面的電磁散射場;再結(jié)合作者提出的反射系數(shù)修正方法，在四路徑鏡向等效思想的基礎(chǔ)上，通過計算粗