RCS快速計(jì)算及降雨粒子電磁散射模型分析.pdf

1、作為半個(gè)多世紀(jì)以來的重要發(fā)明,雷達(dá)技術(shù)在人類認(rèn)識(shí)世界、改造世界的過程中發(fā)揮了日益重要的作用。而在這一發(fā)展進(jìn)程中,高效精確獲取被觀測(cè)目標(biāo)的電磁散射特性愈發(fā)成為該技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,使得電磁場(chǎng)數(shù)值仿真技術(shù)日益成為目標(biāo)電磁特性的重要研究手段。
　　 本文主要研究了電磁場(chǎng)數(shù)值方法在三維目標(biāo)雷達(dá)散射截面(RCS)的快速計(jì)算、降雨粒子電磁散射模型分析以及雨區(qū)遙感中的應(yīng)用。
　　 文中首先研究了目標(biāo)RCS的快

2、速計(jì)算方法,簡(jiǎn)要回顧了幾種加速矩陣方程迭代求解的經(jīng)典預(yù)條件方法,并針對(duì)對(duì)稱超松弛預(yù)條件技術(shù)的不足,構(gòu)造了一種基于磁場(chǎng)積分方程主值項(xiàng)擾動(dòng)的新型對(duì)稱超松弛預(yù)條件算子。該方法通過改善預(yù)條件矩陣的性態(tài),達(dá)到了加速求解電場(chǎng)積分方程的效果。除了計(jì)算時(shí)間之外,內(nèi)存消耗也是計(jì)算電磁學(xué)中人們關(guān)心的主要問題。本文利用近場(chǎng)互作用矩陣在某些情況下的低秩特性,采用自適應(yīng)交叉近似方法對(duì)近場(chǎng)互作用矩陣進(jìn)行壓縮,用于構(gòu)造預(yù)條件算子。數(shù)值算例表明,該方法在保證原有預(yù)條件

3、方法收斂效果的同時(shí),大幅節(jié)省了相應(yīng)內(nèi)存。
　　 其次,本文針對(duì)降雨粒子電磁散射模型進(jìn)行了分析。傳輸矩陣方法在分析簡(jiǎn)單類球形或?qū)ΨQ目標(biāo)時(shí)具有快速、精確的優(yōu)點(diǎn)。本文采用該方法對(duì)雨滴粒子在Ku、Ka雙波段下的散射特性進(jìn)行了詳細(xì)分析和比較。由于傳輸矩陣方法在處理粒子群散射時(shí)可能會(huì)生成病態(tài)矩陣,導(dǎo)致無法獲得正確結(jié)果。文中隨后采用了一種以矩量法為基礎(chǔ)的稀疏矩陣/規(guī)則網(wǎng)格方法,完成對(duì)雨滴粒子群散射的準(zhǔn)確描述。為了進(jìn)一步加速分析過程,減少計(jì)算所

4、需的時(shí)間,本文提出了一種基于遞歸方法的S-B自適應(yīng)插值技術(shù),用于精確分析降雨粒子群寬頻帶散射特性。同時(shí),文中還就降雨多普勒極化模型及擾動(dòng)對(duì)降雨微結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了研究,并分析了一種簡(jiǎn)單的擾動(dòng)反演方法。
　　 最后,本文還研究了降雨環(huán)境對(duì)三維目標(biāo)合成孔徑雷達(dá)成像的影響。針對(duì)不同頻率、不同雨強(qiáng)下的降雨衰減特性進(jìn)行了分析,描述了合成孔徑雷達(dá)成像的原理和基本成像方法,并簡(jiǎn)要介紹了用于仿真三維目標(biāo)SAR回波數(shù)據(jù)的物理光學(xué)方法。最后對(duì)C、Ku