動態(tài)海面及其上方目標(biāo)的電磁散射建模與回波特性分析.pdf

1、三維動態(tài)海面及其上方目標(biāo)的電磁散射計(jì)算和回波特性研究是海面電磁散射研究領(lǐng)域中的重點(diǎn)難點(diǎn)問題，主要表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：首先海面是時(shí)變動態(tài)的，且海面的電磁散射往往都是超電大尺寸的電磁散射問題，從而導(dǎo)致三維動態(tài)海面的電磁散射回波計(jì)算量很大，因此僅僅針對海面的電磁散射就己經(jīng)成為計(jì)算電磁學(xué)中的難點(diǎn)問題。其次，當(dāng)運(yùn)動目標(biāo)處于動態(tài)運(yùn)動的海面上方時(shí)，其電磁散射回波為目標(biāo)與海面相互作用后的散射回波，目標(biāo)與海面之間耦合的電磁建模也是研究中的難點(diǎn)問題。最后，

2、不論是對海雜波特性的研究還是對處于海背景下目標(biāo)電磁回波的特性研究，由于海面的隨機(jī)性，若想獲得其統(tǒng)計(jì)特性往往需要大量樣本的計(jì)算，增加了研究的計(jì)算成本和復(fù)雜度。
　　本文按照由動態(tài)海面幾何建模到電磁散射計(jì)算最后進(jìn)行回波特性分析的邏輯順序系統(tǒng)地研究了三維動態(tài)海面及其上方目標(biāo)的電磁散射計(jì)算和回波特性，分析了動態(tài)海面電磁散射回波的多普勒頻譜特性，海雜波分布及混沌特性，并探討了動態(tài)海面與目標(biāo)回波的多普勒頻譜，以及目標(biāo)處于海背景時(shí)的成像問題。本

3、文的主要研究工作從下述幾個(gè)方面展開：
　　1.針對大型海面在大入射角度的電磁散射問題，將多層快速多極子這一精確的數(shù)值計(jì)算方法引入到對大入射角度下三維動態(tài)海面的電磁散射研究中。采用準(zhǔn)靜態(tài)方法來模擬高頻地波雷達(dá)體制下三維動態(tài)海面的多普勒回波特性和X波段破浪的多普勒回波特性。
　　2^從目標(biāo)在海面上運(yùn)動時(shí)的電磁散射問題出發(fā)，采用高低頻混合方法研究了三維目標(biāo)與海面的復(fù)合電磁散射問題，為使該算法更具實(shí)用性，通過遠(yuǎn)場近似和繼承迭代的技術(shù)

4、來對其加速，使得該算法在不增加計(jì)算量的前提下極大地節(jié)省了電磁散射計(jì)算時(shí)間，從而利用該方法實(shí)現(xiàn)了對三維動態(tài)海面上方動態(tài)低空飛行目標(biāo)的電磁散射回波計(jì)算，并對其多普勒回波頻譜進(jìn)行分析。
　　3^建立了對動態(tài)海面的電磁散射回波特性研究的框架，并通過三個(gè)方面：海雜波的頻譜特性，海雜波的分布特性，海雜波的混沌特性等系統(tǒng)地研究了海雜波的特性。通過該框架仿真了不同頻段的海雜波分布特性，發(fā)現(xiàn)韋伯分布更適合描述高頻地波雷達(dá)回波的海雜波。通過對海雜波混