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《西安电子科技大学》 2006年
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海面及其与上方简单目标的复合电磁散射研究

王运华  
【摘要】:本文根据复杂背景中电磁波散射理论及相互作用原理,研究了粗糙海面和典型目标的电磁散射特性,主要包括一维、二维改进分形海面模型的电磁散射、非高斯海面电磁散射、海杂波多普勒谱、多个目标复合电磁散射及目标与海面复合电磁散射的研究。主要工作如下: 第一,对传统的一维、二维分形模型进行了改进。改进分形海面的表面轮廓谱函数在空间波数小于和大于基波波数的情况下分别满足正幂率谱和负幂率谱的形式。通过比较可以发现,改进分形海面模型的表面谱函数及相关函数能更好地同有关文献中的结果相吻合。同时,应用基尔霍夫近似推导并数值计算了改进模型的散射系数和散射强度系数。 第二,基于海浪水平及垂直方向上的不对称性,应用修正双尺度模型研究了非高斯海面的电磁散射特性。修正模型的公式中,在经典一阶微扰散射系数上增加了一个附加项,它与非高斯海面的双谱函数成正比,该项反映了海面后向散射系数在逆风和顺风向上观测结果的不对称性。在修正模型是还考虑了遮蔽效应、曲率效应等因素对散射结果的影响。 第三,应用小斜率近似研究了非高斯海面的电磁散射特性,在求解过程中考虑了三阶和四阶统参量对散射系数的影响。并在高频条件下,将小斜率近似方法和几何光学近似方法进行了统一。 第四,基于二维线性海面模型及粗糙面电磁散射的一阶小斜率近似(SSA-1),推导并得到了海面回波信号多普勒谱的频移公式;在粗糙面双尺度模型的基础上,根据多普勒谱频移产生的物理机理,分析给出了海面散射回波多普勒谱宽的理论公式。将理论公式计算所得结果与模拟结果及实测数据进行了比较,讨论了风速、入射波频率及入射角等因素对多普勒频移及展宽的影响。通过比较可以发现,本文给出的理论公式可以对实测结果进行一定程度的预测。 第五,结合表面等效电磁流法将互易性定理在求解两个目标耦合散射场中的应用进行了改进。通常目标对入射波的一阶散射结果容易求解,但由于耦合效应的复杂性,很难给出二阶散射结果的解析形式。本文应用互易性定理给出了求解任意相邻导体/介质目标二次耦合电磁散射场的公式,并利用表面等效电磁流法将求解散射场公式中的体积分简化为面积分的形式,降低了求解难度;另外,还推导给出了目标二次耦合散射场之间的关系。 第六,结合等效电磁流法和互易性定理研究了两相邻无限长圆柱、圆球等目标的复合电磁散射特征,并将此方法推广应用到多目标复合电磁散射问题中,而且将计算结果与时域积分方程方法所得计算结果进行了比较。 第七,将数值算法(MOM、MOMI)和互易性定理相结合求解了介质平面及导体海面与其上方二维目标的复合电磁散射问题,结果表明本文方法求解目标与粗糙(平)面复合散射场的效率远高于矩量法计算效率。另外,结合物理光学法、Mie理论和互易性定理研究了粗糙海面与其上方三维简单目标(平板、圆球)的复合电磁散射问题,同时对散射场的多普勒谱特性进行了详细分析和讨论。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM15

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 侯德亭;宋航;陈勇;周东方;;分形海面的微波电磁散射计算模型[J];强激光与粒子束;2010年09期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 秦三团;随机粗糙面与目标复合电磁散射的快速算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
2 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
3 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
4 聂丁;动态海面电磁散射与多普勒谱研究[D];西安电子科技大学;2012年
5 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9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 刘明远;复杂地表雷电电磁场传播特征[D];南京信息工程大学;2011年
3 赵蕾;海面上方简单目标复合电磁散射特性研究[D];西安电子科技大学;2008年
4 宋运龙;实际粗糙地面的电磁散射特征研究[D];西安电子科技大学;2008年
5 何玉柱;动态介质海面电磁散射特性及参数反演研究[D];西安电子科技大学;2008年
6 曾浩;FDTD及其并行算法在粗糙面和目标复合电磁散射中的应用[D];西安电子科技大学;2010年
7 程相哲;地面、植被电磁散射特性及其可视化研究[D];西安电子科技大学;2010年
8 蒋赞勤;海面与介质目标的复合电磁散射研究[D];西安电子科技大学;2012年
9 李杰;随机粗糙面及其与目标复合电磁散射有限元与高频方法建模研究[D];西安电子科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 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
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6 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
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10 俞聿修,柳淑学;风浪方向分布模式的比较[J];海洋工程;1995年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3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
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 程曦;韩建保;;坦克炮塔基体雷达隐身特性有限元仿真研究[J];车辆与动力技术;2006年04期
3 徐文皙;聂在平;;基于谱域球谐展开的多层快速多极子算法[J];成都理工大学学报(自然科学版);2007年06期
4 李毅 ,李晋文,毛钧杰;用于分析电磁散射问题的快速多极算法[J];常德师范学院学报(自然科学版);2002年04期
5 黄剑锋,曹丽云;现代数学方法在材料科学中的应用进展[J];材料导报;2002年02期
6 侯海虹;;光学表面的光散射测量方法[J];常熟理工学院学报;2008年08期
7 王军,聂在平,胡俊,弓晓东;复杂目标电磁散射特性分析中的几何建模[J];电波科学学报;2003年01期
8 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
9 弓晓东,胡俊,聂在平,王浩刚,王军,孟敏;三维导电目标电磁散射的高阶多层快速多极子方法[J];电波科学学报;2004年05期
10 逯贵祯;小波变换在指数粗糙表面电磁散射中的应用[J];电波科学学报;2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 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
2 孙贤明;王海华;申晋;刘伟;;有核细胞对高斯光束的散射特性[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 杨锐;郑捷;万敏;路大举;冷杰;;激光散射特性测量[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年
4 孙贤明;王海华;申晋;刘伟;;有核细胞对高斯光束的散射特性[A];第十八届十三省市光学学术会议论文集[C];2010年
5 梁青云;孙成祥;何小祥;;ICCG方法在时域有限元法分析二维电磁问题中的应用[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
6 高金阁;张其林;李东帅;樊艳峰;张源源;;模拟研究粗糙地表对雷电水平电场的影响[A];S13 第十届防雷减灾论坛——雷电灾害与风险评估[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 黄红瑕;复杂媒质中瞬态电磁场快速算法的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
3 李善德;大规模声学问题的快速多极边界元方法研究[D];华中科技大学;2011年
4 巩蕾;基片与缺陷粒子的复合光散射研究及应用[D];西安电子科技大学;2011年
5 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
6 秦三团;随机粗糙面与目标复合电磁散射的快速算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 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
8 韩一平;椭球粒子对高斯波束的散射[D];西安电子科技大学;2000年
9 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
10 郑桂珍;风浪破碎统计特征及流对短波破碎影响研究[D];中国海洋大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘肖宇;基于CCD的光学水下声源探测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 夏灿;介质目标电磁散射特性的矩量法分析[D];安徽大学;2010年
3 黄明红;FDTD方法在半空间散射问题中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
4 侯航;粗糙海面与电大目标复合电磁散射的时域分析[D];西安电子科技大学;2011年
5 柴草;矩量法及其加速算法研究一维粗糙面与目标复合电磁散射[D];西安电子科技大学;2011年
6 谢晶;近岸海面电磁散射特性研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 张华;复杂三维目标的二次曲面几何建模[D];西安电子科技大学;2011年
8 宋佳;基于MODIS数据的海面温度反演及应用研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 牛武斌;基于GPU的目标对背景红外辐射的散射计算[D];西安电子科技大学;2011年
10 李华伟;波导驻波辐照的ADI-FDTD算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 逯贵祯,冯峰,宁日民;小波变换与高斯粗糙表面的电磁散射研究[J];北京广播学院学报(自然科学版);2004年03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
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4 崔索民,吴振森;PTD和PTDEEC算式的奇异点处理[J];电波科学学报;1997年04期
5 高火涛,徐鹏根,吴正娴;分形粗糙面上方目标电磁散射特性的研究[J];电波科学学报;1998年02期
6 柯熙政,吴振森,郭立新;二维随机粗糙面的fBm模拟及其统计特性[J];电波科学学报;1998年02期
7 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
8 陈轶,金亚秋;非均匀植被地表散射的Monte Carlo数值模拟与实验观测[J];电波科学学报;2001年01期
9 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
10 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
中国博士学位论文全文数据库 前10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 王俊;微弱目标信号积累检测的方法研究[D];西安电子科技大学;1999年
3 赵维江;复杂目标雷达截面计算方法研究[D];西安电子科技大学;1999年
4 齐向阳;极化合成孔径雷达的模拟研究[D];中国科学院电子学研究所;2000年
5 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
6 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
7 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
8 潘小敏;计算电磁学中的并行技术及其应用[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2006年
9 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
10 汪洋;极化合成孔径雷达图像处理及其应用研究[D];安徽大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金莎莎;等离子体涂覆目标散射特性的FDTD方法[D];西安电子科技大学;2011年
2 方全杰;物理光学法在导体与涂层目标电磁散射中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
3 曾渊;阻抗边界条件理论与研究应用[D];西北工业大学;2003年
4 王超;NURBS曲面的RCS算法研究[D];西北工业大学;2004年
5 唐路;基于双谱散射模型的裸土壤湿度微波遥感反演研究[D];清华大学;2004年
6 秦三团;电磁散射的时域积分方程法研究[D];西安电子科技大学;2005年
7 王运华;粗糙面与其上方简单目标的复合电磁散射研究[D];西安电子科技大学;2005年
8 秦亚林;复杂结构多次反射和绕射的高频分析和计算[D];西北工业大学;2005年
9 杜晓光;粗糙面电磁散射及其应用[D];西安电子科技大学;2006年
10 徐燕;海杂波时间序列的混沌特性研究[D];西安电子科技大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苗强;吴德伟;解蕾;;微波着陆系统模拟试验电磁相似性分析[J];电波科学学报;2011年02期
2 朱小敏;任新成;杨小桐;;一维带限Weierstrass分形粗糙地面电磁散射的FDTD研究[J];电子测量技术;2012年07期
3 陈瑜;胡云安;张刚;张敬明;;一维改进分形海面模型及海谱分析[J];电讯技术;2012年08期
4 王辉;田爱玲;王春慧;;基于共焦成像法的亚表层损伤散射仿真[J];光学仪器;2013年03期
5 朱小敏;任新成;郭立新;;一维带限Weierstrass分形分层地面与矩形截面导体柱复合电磁散射FDTD研究[J];计算物理;2012年03期
6 陈瑜;胡云安;林涛;王宏伟;;基于改进分形海浪谱的海浪模拟[J];海军工程大学学报;2012年06期
7 陈瑜;林涛;胡云安;王宏伟;;双尺度法下改进分形海面电磁散射特性研究[J];激光与光电子学进展;2012年12期
8 魏进进;周东方;余道杰;胡涛;侯德亭;夏蔚;;粗糙海面高功率微波传输特性矩量法分析[J];强激光与粒子束;2012年02期
9 陈瑜;胡云安;林涛;;二维改进分形海面模型及海谱分析[J];通信学报;2013年02期
10 齐聪慧;赵志钦;徐晶;张海;;复杂场景下基于压缩感知的目标电磁散射与成像[J];强激光与粒子束;2014年07期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 成勤;肖稳安;王学良;刘云鹏;王清龙;陈华;;中部五省云地闪电密度与土壤类型关系分析[A];创新驱动发展 提高气象灾害防御能力——S11第十一届防雷减灾论坛[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 郭丁;基于海面场景的SAR成像模拟及电磁散射特性研究[D];电子科技大学;2011年
2 夏伟杰;合成孔径雷达回波仿真与图像模拟[D];南京航空航天大学;2010年
3 旷海兰;反常波SAR遥感识别关键技术研究[D];武汉理工大学;2012年
4 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
5 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
6 王青;随机粗糙面散射的微扰法及有限元法研究[D];西安电子科技大学;2012年
7 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
8 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
9 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10条
1 黄明红;FDTD方法在半空间散射问题中的应用[D];西安电子科技大学;2011年
2 侯航;粗糙海面与电大目标复合电磁散射的时域分析[D];西安电子科技大学;2011年
3 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
4 汤林;随机粗糙面的光散射特性研究[D];电子科技大学;2011年
5 金桂玉;目标近场电磁散射特性计算与应用[D];南京理工大学;2012年
6 张晓露;地面、沙漠的电磁散射特性研究[D];西安电子科技大学;2009年
7 张景剑;海面上方目标复合电磁散射的实验测量与理论研究[D];西安电子科技大学;2010年
8 李伟;合成孔径雷达目标成像仿真研究[D];西安电子科技大学;2010年
9 何超;一维反常波电磁散射数值模拟研究[D];武汉理工大学;2010年
10 成勤;闪电参数查询系统设计与应用[D];南京信息工程大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 蔺胜利,杜干,黄际英;离散随机介质系统模型的研究[J];电波科学学报;1997年02期
3 高火涛,徐鹏根,吴正娴;分形粗糙面上方目标电磁散射特性的研究[J];电波科学学报;1998年02期
4 金亚秋,李刚;用角相关函数识别随机粗糙面上散射目标的有限元解法[J];电波科学学报;1998年03期
5 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
6 杜干,张守宏;分形模型在海上雷达目标检测中的应用[J];电波科学学报;1998年04期
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8 洪伟;计算电磁学研究进展[J];东南大学学报(自然科学版);2002年03期
9 于洋,王宝发;OpenGL技术在电磁散射理论中的应用[J];电子技术应用;1998年01期
10 李后强;分形(Fractal)理论与生物学研究[J];大自然探索;1988年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 韩一平;椭球粒子对高斯波束的散射[D];西安电子科技大学;2000年
【相似文献】
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1 任新成;郭立新;;基尔霍夫近似下高斯粗糙面的电磁散射研究[J];延安大学学报(自然科学版);2005年04期
2 吕志清;安翔;洪伟;;电磁散射的拉格朗日乘子区域分解算法[J];电子学报;2007年06期
3 孙晓坤;王建;周智敏;;装有金属引信的埋地介质地雷电磁散射计算[J];微波学报;2008年S1期
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5 谢处方;高新技术与电磁场理论[J];安徽大学学报(自然科学版);1998年03期
6 周后型,洪伟;介质柱二维电磁散射Mo-MCG-FFT数值方案的改进[J];东南大学学报(自然科学版);2002年02期
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9 安翔;吕志清;梁昌洪;;辅助激励源区域分解算法在电磁散射问题中的应用[J];西安电子科技大学学报(自然科学版);2007年02期
10 陈刚;高正红;;结构/直角切割网格下时域有限体积法在计算电磁中的应用研究[J];航空学报;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 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
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7 王浩刚;聂在平;;含腔电大复杂目标电磁散射的一体化高效算法[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
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4 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
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6 本报实习记者 朱杰;海天以性价比垄断市场[N];中国经营报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 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
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
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6 罗伟;时变海面与目标复合电磁散射研究[D];西安电子科技大学;2011年
7 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
8 高天玲;某些手性介质电磁散射和反散射数学问题的分析与计算[D];吉林大学;2007年
9 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
10 聂小春;电磁散射混合方法及相关问题研究[D];西安电子科技大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 赵亚敏;缝隙电磁散射的算法研究[D];西北工业大学;2004年
3 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
4 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
5 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
6 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
7 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
8 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
9 汪华;电磁高频快速估算系统[D];浙江大学;2004年
10 段梦蛟;负折射率微波媒质散射特性数值仿真研究[D];电子科技大学;2009年
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