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《电子科技大学》 2012年
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三维复杂粗糙海面电磁散射建模研究与特性分析

杨伟  
【摘要】:随机粗糙海面的电磁散射研究在海洋微波遥感、雷达制导与截获、目标识别与特征提取等领域具有重要的理论意义和广泛的应用前景。如何精确有效地分析三维介质粗糙海面的电磁散射特性一直是实际工程应用中关注的问题。本文研究了粗糙海面电磁散射的特殊性和相应处理手段,分别采用近似方法、数值方法和混合方法对粗糙海面散射及其与目标复合散射的相关问题开展了系统的研究。本文的主要研究内容如下: 1.阐述了海面电磁散射的基本理论和关键问题。从雷达方程出发,分析了扩展型粗糙面电磁散射表征方法和二维锥形入射波的参数选取方法;根据Debye公式描述了海水的媒质特性与频率、温度、盐浓度等因素的关系;最后,给出了典型海浪几何模型,包括:风场海浪、内波以及破(碎)波。 2.研究了局部前后向迭代物理光学法及其加速技术在海面散射中的应用。从频域角度出发,将物理光学法(PO)应用于频域电磁场积分方程方法中,计算了相对平坦粗糙海面的散射特性。为了处理复杂粗糙面的电磁散射问题,引入了迭代物理光学法(IPO)来计算海面面元间的电磁耦合作用。算例表明,在计算内存不明显增加的前提下,该方法能有效提高复杂海面的电磁仿真精度。同时,为了加速迭代物理光学法中迭代收敛过程,提出了带有松弛因子的前后向迭代物理光学法(FBIPO),并且在此基础上实现了快速远场近似技术及局部耦合迭代技术,从而显著降低了计算复杂度,进一步提高计算效率。最后,利用上述方法分析了不同粗糙度、不同介电常数等因素对海面散射的影响。 3.研究了多层快速多极子方法(MLFMA)在海面散射中的应用。介绍了MLFMA的实现框架;推导了基于阻抗边界条件(IBC)下的聚合量与配置量;研究了MLFMA在海面散射中的处理方法,包括:海面的截断参数选取;边界效应抑制处理方法等。并且根据海面散射的特点,提出了多种优化技术,包括:阶数可调的高阶叠层矢量基函数来减小计算未知量;稀疏近似逆预条件技术加速阻抗矩阵的迭代收敛过程;三维FFT加速分组间的转移量等,从而有效地解决电大尺寸的海面散射计算问题。最后,采用MLFMA计算了低掠角入射下演进破波的散射特性,从散射机理上分析了雷达回波的海尖峰(Sea Spike)现象以及频谱展宽现象。该方向上的研究能够为复杂三维海面电磁散射仿真提供重要的数据参考。 4.提出了双迭代混合方法来处理海背景下的目标散射问题。结合近似方法与数值方法各自的优点,采用PO/FBIPO和MLFMA分别计算粗糙面、目标体的复合散射,然后通过迭代耦合模型计算两者之间的电磁耦合作用。分别针对简单粗糙海面和复杂粗糙海面,研究了基于各自不同散射特性下的海面几何面积选取规则以及对应的不同电磁仿真方法,从而有效地减小了计算代价。并且采用快速远场近似技术来加速目标与海面间的电磁耦合过程,提高计算迭代效率。 5.根据准静态方法,仿真了不同动态海面变化过程中的雷达时域回波信号,然后采用周期图法分析了简单动态海面的多普勒频移以及Bragg散射,再现了实际雷达工程中的散射现象。 本文对海面电磁散射多种电磁仿真方法进行了深入研究,并在三维海面散射的仿真中证明了上述方法的有效性。本文的工作可以为粗糙海面电磁散射的物理机理解释及电磁仿真工程应用提供很好的数据参考和技术支持。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:O441

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 余定峰;复杂目标电磁散射算法与特性仿真研究[D];武汉大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 杜充;舰船尾迹建模与其相关电磁方法研究[D];电子科技大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张晓燕;盛新庆;;介质粗糙面上目标后向散射的高效混合算法[J];北京理工大学学报;2010年04期
2 王来部,冯倩;Hasselmann方法从SAR图像反演海浪方向谱及其印证研究[J];电波科学学报;2004年01期
3 胡俊,聂在平,王军,邹光先,胡颉;三维电大目标散射求解的多层快速多极子方法[J];电波科学学报;2004年05期
4 金亚秋;星载微波SSM/I对南中国海海面遥感的辐射特征及其风场反演[J];地球物理学报;1998年01期
5 金亚秋;;复杂自然环境时空定量信息的获取与融合处理的理论与应用[J];地球科学进展;2007年02期
6 聂在平,胡俊,姚海英,王浩刚;用于复杂目标三维矢量散射分析的快速多极子方法[J];电子学报;1999年06期
7 王浩刚,聂在平;三维矢量散射积分方程中奇异性的分析[J];电子学报;1999年12期
8 夏明耀,伍振兴;基于单积分方程矩量法的海洋表面微波散射模拟[J];电子学报;2005年03期
9 郭立新,徐燕,吴振森;分形粗糙海面高斯波束散射特性模拟[J];电子学报;2005年03期
10 薛谦忠,吴振森,杨尧;粗糙介质面对高斯波束的散射[J];电子科学学刊;2000年05期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 王浩刚;电大尺寸含腔体复杂目标矢量电磁散射一体化精确建模与高效算法研究[D];电子科技大学;2001年
2 王运华;海面及其与上方简单目标的复合电磁散射研究[D];西安电子科技大学;2006年
3 叶红霞;随机粗糙面与目标复合电磁散射的数值计算方法[D];复旦大学;2007年
4 阙肖峰;导体介质组合目标电磁问题的精确建模和快速算法研究[D];电子科技大学;2008年
5 任新成;粗糙面电磁散射及其与目标的复合散射研究[D];西安电子科技大学;2008年
6 任仪;基于高阶叠层矢量基函数的快速算法研究[D];电子科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 曾渊;阻抗边界条件理论与研究应用[D];西北工业大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李晶;谷彩连;;小电流接地系统单相接地故障选线的算法研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2008年01期
2 陈明生;;电磁场教学难点剖析——分层媒质中平面波的场分析[J];合肥师范学院学报;2009年03期
3 朱哲;钟伟红;;非平稳随机信号分析处理方法研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年06期
4 付彪,吴先良,李世雄;小波变换法求电磁波动方程的高频解[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年03期
5 高清维,程玉林,明军;信号子带分解和重构的小波滤波器系统及边界处理[J];安徽大学学报(自然科学版);1999年04期
6 赵佳;吴先良;程媛;;MLC-FDTD在波导带通滤波器设计中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年02期
7 王明军;李应乐;许家栋;张宣妮;;任意方向运动多层介质中电磁波的传播特征[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2011年02期
8 张平娟;;粗糙海面与其上方目标的复合电磁散射研究[J];安徽科技学院学报;2010年03期
9 蔡二平 ,蒋全兴;用时域有限差分法模拟千兆赫兹横电磁波室的馈电接头[J];安全与电磁兼容;2004年06期
10 段文亮 ,刘涤尘;发电厂暂态电磁环境的小波分析法[J];安全与电磁兼容;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴琼;;人工神经网络在基片集成波导滤波器设计中的应用[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
2 章大勇;吴文启;吴美平;;低成本MEMS-IMU/GPS组合导航的自适应滤波器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 陈丽;吴仁彪;卢丹;;一种加权的直接解算GPS定位算法[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S07北斗/GNSS用户终端技术[C];2012年
4 佘二永;;SAR图像目标解译技术分析[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
5 曾朝阳;贾鑫;张晓永;;线性调频连续波激光雷达测量方法研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
6 陈晓清;马君国;赵宏钟;付强;;基于二维小波变换的激光成像雷达目标识别算法[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 汤辰;毕传兴;徐亮;;球阵列在近场声源识别中的应用[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
8 蒋瑜;陈循;陶俊勇;;非高斯随机振动试验控制技术研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
9 王春;;一种新型宽带HF单极子天线[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
10 郑宏兴;郁道银;;添加各向异性参数修正ADI-FDTD算法中的数值色散[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 邓志鑫;基于因子图消息传递算法的伪码快速捕获方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 刘少刚;基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 唐艳红;基于航海雷达的海浪遥测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年
10 苏晓宏;海杂波的特性分析与目标检测处理[D];大连海事大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
2 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
3 单瑞;基于GPS单点测速的海浪及潮位测量应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
5 贾伟洁;SAR影像与光学影像配准研究[D];山东科技大学;2010年
6 陈磊;激光测风雷达回波信号处理技术的研究[D];长春理工大学;2010年
7 任泉;基于光纤传感的细纱小张力检测技术研究[D];浙江理工大学;2010年
8 崔盈慧;基于障碍物智能识别的人机融合汽车安全预警研究[D];郑州大学;2010年
9 蒋静;基于子空间的二阶统计量盲信道辨识算法研究[D];郑州大学;2010年
10 李卫鹏;正交小波变换支持向量数据描述方法在故障诊断中的应用研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张效慈;潜艇内波尾迹物理场在海面映波量值的确定[J];船舶力学;2005年04期
2 赵维江,葛德彪;三面角反射器的高频电磁散射分析[J];电波科学学报;1998年03期
3 赵惠玲,万国宾,万伟;高阶各向异性阻抗边界条件的导出[J];电波科学学报;2001年01期
4 赵惠玲,万伟,许家栋,万国宾;多层介质涂覆结构的高阶张量阻抗边界条件[J];电波科学学报;2002年04期
5 郭辉萍,刘学观,殷红成,黄培康;金属衬底多层吸波材料表面等效电磁流的研究[J];电波科学学报;2002年06期
6 王海龙;吴群;吴健;孟繁义;李乐伟;;无耗异向介质层覆盖介质圆柱电磁特性的研究[J];电波科学学报;2007年06期
7 黄钰林;杨建宇;武俊杰;熊金涛;;机载双站SAR分辨率特性分析[J];电波科学学报;2008年01期
8 李骥;朱国强;胡卫东;郁文贤;;利用AWE技术计算各向异性阻抗劈的绕射场[J];电波科学学报;2009年04期
9 陈博韬;谢拥军;李晓峰;王元源;;各向异性材料部分涂覆导体的散射特性研究[J];电波科学学报;2009年06期
10 李应乐;黄际英;;电磁各向异性介质球的散射研究[J];电波科学学报;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 晏璎;张玉;赵勋旺;梁昌洪;赵辉;;MOM-PO混合方法分析涂覆有介质涂层目标附近天线方向图[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 梁玉;粗糙面及其与目标复合电磁散射建模及快速计算研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 李军;高分辨二维和三维ISAR成像方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 王虹现;ISAR成像新方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
4 王爱明;海洋舰船尾迹合成孔径雷达成像仿真研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
5 郑宏兴;各向异性介质涂敷目标的电磁波散射分析与计算方法研究[D];西安电子科技大学;2002年
6 匡磊;三维目标与随机粗糙下垫面复合电磁散射的FDTD方法研究[D];复旦大学;2008年
7 李骥;任意斜入射情况下任意劈角的各向异性阻抗劈的UTD解[D];武汉大学;2010年
8 陈珲;动态海面及其上目标复合电磁散射与多普勒谱研究[D];西安电子科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 赵莹;基于阻抗边界条件的电场积分方程分析介质涂覆目标电磁散射[D];南京理工大学;2010年
2 曾渊;阻抗边界条件理论与研究应用[D];西北工业大学;2003年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 年丰;董硕;周乐柱;夏明耀;;三维电磁辐射问题混合阶矢量基有限元完全匹配层方法的研究[J];北京大学学报(自然科学版);2007年01期
2 高本庆,刘波;电磁场时域数值技术新进展[J];北京理工大学学报;2002年04期
3 向长青,朱国强,杨河林;平板与正弦型组合粗糙面的电磁波复合散射[J];电波科学学报;1998年03期
4 王世庆,金亚秋;运动目标回波与地表杂波的多普勒频移的仿真[J];电波科学学报;2000年04期
5 邓维波,刘永坦;FDTD法计算高频单极天线特性[J];电波科学学报;2000年04期
6 李中新,金亚秋;数值模拟低掠角入射海面与船目标的双站散射[J];电波科学学报;2001年02期
7 万继响,张玉,梁昌洪;任意导体与线天线连接问题的MoM分析[J];电波科学学报;2003年05期
8 闫玉波,李清亮;复杂载体短波天线特性的FDTD模拟与分析[J];电波科学学报;2004年02期
9 胡俊,聂在平,王军,邹光先,胡颉;三维电大目标散射求解的多层快速多极子方法[J];电波科学学报;2004年05期
10 郭景丽,刘其中,纪奕才;精确分析任意导体地面上的套筒单极子天线[J];电波科学学报;2004年05期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 薛谦忠;粗糙面波束散射研究及其应用[D];西安电子科技大学;2000年
2 杜干;目标检测的分形方法及应用[D];西安电子科技大学;2000年
3 张延冬;海面电磁与光散射特性研究[D];西安电子科技大学;2004年
4 万国宾;带罩天线与有限阵列结构的研究[D];西安交通大学;2000年
5 王运华;海面及其与上方简单目标的复合电磁散射研究[D];西安电子科技大学;2006年
6 丁大志;复杂电磁问题的快速分析和软件实现[D];南京理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘贤峰;腔体电磁散射特性的建模与校模[D];电子科技大学;2000年
【相似文献】
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1 杜阳;李忠宁;陈焕煜;齐洋;孔金瓯;;随机粗糙面的一种新双站散射模型[J];遥感技术与应用;2007年02期
2 马惠惠;黄文超;;矩量法对一维介质粗糙面电磁散射的计算[J];大众科技;2011年07期
3 郭立新,吴振森,柯熙政;二维带限分形粗糙面电磁散射的基尔霍夫近似[J];电子学报;2000年09期
4 高火涛,柯亨玉,吴世才,吴正娴;有耗分形粗糙面电磁散射的相位微扰法[J];微波学报;1999年04期
5 郭立新,柯熙政,吴振森;一维随机粗糙面电磁散射的小波矩量解[J];西安电子科技大学学报;2000年05期
6 郭立新;王运华;吴振森;;修正双尺度模型在非高斯海面散射中的应用[J];电波科学学报;2007年02期
7 郭立新;王蕊;王运华;吴振森;;二维粗糙海面散射回波多普勒谱频移及展宽特征[J];物理学报;2008年06期
8 郭立新,吴振森;二维分形粗糙面电磁散射的分形规律研究[J];电子与信息学报;2002年10期
9 郭立新,官秀国;波束入射时一维动态粗糙海面的电磁散射[J];科学技术与工程;2003年01期
10 王蕊;郭立新;秦三团;吴振森;;粗糙海面及其上方导体目标复合电磁散射的混合算法研究[J];物理学报;2008年06期
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1 王蕊;郭立新;王安琪;梁玉;;随机粗糙地面与下方目标复合电磁散射研究[A];2010年全国电磁兼容会议论文集[C];2010年
2 杜阳;孔金瓯;闫文哲;王卓远;;随机粗糙面电磁散射的统计积分方程模型[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
3 葛俊祥;唐致中;万伟;;非均匀运动等离子柱体的电磁散射[A];1989年全国微波会议论文集(上)[C];1989年
4 康俊佐;邢光龙;杨善德;;大反差的小异常体电磁散射的计算及应用[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
5 黎志坚;段军;周学松;;介质园柱、园球电磁散射的直接解法[A];1987年全国微波会议论文集(上)[C];1987年
6 杜阳;李忠宁;陈焕煜;齐阳;孔金瓯;;随机粗糙面的一种新双站散射模型[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
7 王蕊;郭立新;;一维导体粗糙面上方目标的复合电磁散射研究[A];全国计算物理学会第六届年会和学术交流会论文摘要集[C];2007年
8 魏兴昌;梁昌洪;;IFS粗糙柱体的电磁散射[A];1999年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];1999年
9 方重华;;一种简洁的求解麦克斯韦方程组的方法及其在电磁散射中的运用[A];全国电磁兼容学术会议论文集[C];2006年
10 弓晓东;聂在平;胡俊;肖志河;;用快速多极子方法(FMM)精确求解薄涂敷平板的电磁散射[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 邱霞;目标永不消失[N];中国航天报;2003年
2 聂华苓;序《中国印象》[N];天水日报;2005年
3 徐海峰佟宇喆 王法岗;河北磁县又发掘一座东魏皇族墓葬[N];中国文物报;2008年
4 波宣;坚持自我特色优势 发挥技术基础支撑[N];中国电子报;2000年
5 首都儿研所;什么是鹅口疮[N];医药养生保健报;2008年
6 刘柳;肖良勇:退休后从专家到企业家[N];经理日报;2004年
7 齐成;仿金属蚀刻网印烟标要注意的问题[N];中国包装报;2007年
8 谭谦;美国为何解禁硅胶隆胸[N];健康报;2006年
9 本报通讯员杭尔轩实习生罗晓燕;碧血丹心写春秋[N];科技日报;2002年
10 孙宜华 周佃宝;春季喝水有“秘方”[N];连云港日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨伟;三维复杂粗糙海面电磁散射建模研究与特性分析[D];电子科技大学;2012年
2 余定峰;复杂目标电磁散射算法与特性仿真研究[D];武汉大学;2013年
3 高强业;时域多分辨方法研究及其在电磁散射中的应用[D];南京航空航天大学;2011年
4 袁军;电磁散射与电磁兼容分析中的高性能数值算法研究[D];西安电子科技大学;2008年
5 王安琪;粗糙面及其与目标复合电磁散射的矩量法研究[D];西安电子科技大学;2013年
6 姚纪欢;粗糙海面的电磁散射研究[D];西安电子科技大学;2000年
7 梁玉;粗糙面及其与目标复合电磁散射建模及快速计算研究[D];西安电子科技大学;2011年
8 张德悦;手性介质中某些电磁散射和反散射问题的研究[D];吉林大学;2004年
9 李娟;粗糙面及其与目标复合电磁散射的FDTD方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
10 刘伟;二维粗糙地海面极化电磁散射的相关问题研究[D];西安电子科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 缪元本;三维简单目标与二维导体粗糙面电磁散射的矩量法研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 秦毅;腔体和含腔目标电磁散射与耦合的有限元方法研究[D];电子科技大学;2003年
3 赵亚敏;缝隙电磁散射的算法研究[D];西北工业大学;2004年
4 陈雄;涂敷以及薄介质目标的电磁散射计算快速方法研究[D];南京理工大学;2010年
5 尹玉;基于大角度抛物线方程方法的多体目标RCS计算[D];安徽大学;2005年
6 赵倩;FEM/PML算法在电磁散射特性分析中的应用[D];西北工业大学;2006年
7 田丽君;复杂三维目标电磁建模的新型积分方程方法研究[D];电子科技大学;2008年
8 夏浩淼;随机分布多目标电磁散射问题的快速分析[D];安徽大学;2004年
9 肖东山;平面分层媒质中浅层埋入目标的电磁散射研究[D];武汉大学;2004年
10 李颖;若干波长下多种材料表面双向反射分布函数研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
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