RCS快速計算及降雨粒子電磁散射模型分析.pdf

1、作為半個多世紀以來的重要發(fā)明,雷達技術在人類認識世界、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)展進程中,高效精確獲取被觀測目標的電磁散射特性愈發(fā)成為該技術領域的研究重點。隨著計算機技術的迅猛發(fā)展,使得電磁場數值仿真技術日益成為目標電磁特性的重要研究手段。
　　 本文主要研究了電磁場數值方法在三維目標雷達散射截面(RCS)的快速計算、降雨粒子電磁散射模型分析以及雨區(qū)遙感中的應用。
　　 文中首先研究了目標RCS的快

2、速計算方法,簡要回顧了幾種加速矩陣方程迭代求解的經典預條件方法,并針對對稱超松弛預條件技術的不足,構造了一種基于磁場積分方程主值項擾動的新型對稱超松弛預條件算子。該方法通過改善預條件矩陣的性態(tài),達到了加速求解電場積分方程的效果。除了計算時間之外,內存消耗也是計算電磁學中人們關心的主要問題。本文利用近場互作用矩陣在某些情況下的低秩特性,采用自適應交叉近似方法對近場互作用矩陣進行壓縮,用于構造預條件算子。數值算例表明,該方法在保證原有預條件

3、方法收斂效果的同時,大幅節(jié)省了相應內存。
　　 其次,本文針對降雨粒子電磁散射模型進行了分析。傳輸矩陣方法在分析簡單類球形或對稱目標時具有快速、精確的優(yōu)點。本文采用該方法對雨滴粒子在Ku、Ka雙波段下的散射特性進行了詳細分析和比較。由于傳輸矩陣方法在處理粒子群散射時可能會生成病態(tài)矩陣,導致無法獲得正確結果。文中隨后采用了一種以矩量法為基礎的稀疏矩陣/規(guī)則網格方法,完成對雨滴粒子群散射的準確描述。為了進一步加速分析過程,減少計算所

4、需的時間,本文提出了一種基于遞歸方法的S-B自適應插值技術,用于精確分析降雨粒子群寬頻帶散射特性。同時,文中還就降雨多普勒極化模型及擾動對降雨微結構的影響進行了研究,并分析了一種簡單的擾動反演方法。
　　 最后,本文還研究了降雨環(huán)境對三維目標合成孔徑雷達成像的影響。針對不同頻率、不同雨強下的降雨衰減特性進行了分析,描述了合成孔徑雷達成像的原理和基本成像方法,并簡要介紹了用于仿真三維目標SAR回波數據的物理光學方法。最后對C、Ku