粗糙海面目標(biāo)電磁散射的研究.pdf

1、隨機(jī)粗糙面的電磁散射理論和計(jì)算近年來(lái)發(fā)展很快，它在雷達(dá)探測(cè)、遙測(cè)遙感，海上營(yíng)救及通信等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。研究方法主要有近似方法和數(shù)值方法。近似方法主要是基爾霍夫近似和微擾法近似，這種方法公式簡(jiǎn)單，計(jì)算速度快，但精度較低；數(shù)值方法主要是矩量法、時(shí)域有限差分法及各種快速算法，其精度高，仿真結(jié)果能更準(zhǔn)確地反映實(shí)際情況。 本文比較了描述海面的幾種常見(jiàn)的海譜，給出了求解海譜參數(shù)的方法。研究了海面模擬的統(tǒng)計(jì)模型和分形模型，并利用：Monte

2、 Carlo方法模擬了高斯譜海面和P-M 譜海面；利用帶限Weierstrass分形函數(shù)建立不同分維的粗糙海面。采用時(shí)域有限差分方法和改進(jìn)的單軸各向異性完全匹配層，計(jì)算了海面上雷達(dá)目標(biāo)的電磁散射，為海面雷達(dá)目標(biāo)的散射特性分析提供了參考。 在邊界條件設(shè)置上，本文舍棄了傳統(tǒng)的Mur吸收邊界和Berenger提出的完全匹配層(PML)吸收邊界條件，采用一種改進(jìn)的單軸各向異性材料完全匹配層(UPML)，大大提高了匹配層的吸波性能。通過(guò)對(duì)

3、電場(chǎng)、電位移矢量、磁場(chǎng)、磁通密度矢量進(jìn)行歸一化，引入D-B迭代替代傳統(tǒng)的E-H迭代方法，并利用Z變換技術(shù)，在保證計(jì)算精度的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了計(jì)算。文中利用該方法分析了波源的輻射和無(wú)限長(zhǎng)導(dǎo)體方柱的散射并與傳統(tǒng)矩量法(MOM)比較，驗(yàn)證了改進(jìn)吸收邊界的效果。給出改進(jìn)方法在二維、三維散射中的應(yīng)用。數(shù)值結(jié)果驗(yàn)證了改進(jìn)算法的有效性。 最后利用FDTD方法分析了海平面的散射，并與采用高斯譜和P-M譜函數(shù)模擬的隨機(jī)粗糙海面及利用帶限 Weierst