一种舰船目标SAR回波的快速仿真方法

为满足合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)在海洋遥感的应用需求,提出—种舰船目标SAR成像的快速仿真方法.对成像场景中重点关注的目标进行精确电磁建模,并利用"四路径"模型计算目标与海面的复合散射回波,对海面背景采用散射面元法计算回波;将舰船复合散射回波与海面回波进行合成得到总的sAR...     

星载SAR海面顺轨干涉仿真研究

星载SAR海面顺轨干涉(ATI)仿真对理解海面ATI成像机制、指导海洋遥感SAR系统设计具有重要意义.在基于时序的星裁SAR海面场景回波生成基础上,对海面ATI展开仿真研究,内容包括顺轨编队设计、海面建模、海面电磁散射建模、动态场景回波生成、SAR成像和AtI数据处理,给出单色波和分形海面仿真实例,ATI处理结果表明该星载SAR海面顺轨干涉仿真思路有效.     

时变海场景双基SAR回波实时模拟方法研究

基于时变海场景双站散射机理,结合双基合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)成像几何模型,提出了一种时变海场景双基SAR射频回波信号实时模拟方法。针对时变海场景的复杂耦合散射,采用多径近似理论建立了双基SAR海面目标回波信号模型,提取了时变海面双基SAR系统响应函数,结合高性能计算技术、同步动态随机存取(SDRAM)技术以及全系统交换设计,实现了时变海场景双基SAR射频回波信号实时模拟,最后仿真测试结果验证了该方法的有效性。     

一种调频连续波SAR的非线性距离多普勒算法

频率非线性是制约调频连续波雷达距离分辨率的一个关键因素。针对系统非线性误差对调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）成像处理的影响以及雷达系统实时成像处理的需求,对存在频率非线性误差的调频连续波SAR回波信号进行了建模,分析了调频连续波去斜接收模式下的回波特性,深入研究了系统非线性误差校正的问题,提出了一种改进的调频连续波SAR的非线性距离〖CD*2〗多普勒成像处理算法。该算法通过非线性误差滤波器校正距离向非线性误差,具有计算量小,处理精度高的特点,适合实时成像处理。最后,通过理论推导和仿真分析,验证了算法的可行性和正确性。     

基于数值仿真的X波段极化SAR海杂波统计建模与特性分析

针对3~5级海况下X波段极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)海杂波的仿真和统计建模, 首先利用Apel海浪谱模型和Monte Carlo方法仿真不同风速下的大尺寸二维粗糙海面, 进而分别利用物理光学模型和弹跳射线法两种高频电磁散射模型考虑海面的单次散射和多次散射, 实现大尺寸海面的极化SAR海杂波仿真, 并利用X波段地球物理模式函数和岸基实测海杂波对仿真海杂波的精度和统计分布进行验证。基于仿真海杂波数据, 利用典型的乘积模型和Mellin类统计量开展海杂波统计建模和特性分析。仿真结果表明, 在2 m×2 m的高分辨率条件下, X波段同极化海杂波并不服从适用于中低分辨率海杂波的K分布, 且在不同风速风向下呈现出不同的纹理特征; X波段交叉极化海杂波表现出较弱的纹理特征, 服从Wishart分布; 随着入射角和雷达视数的增大, 海杂波的纹理特征逐渐减弱。     

地海交界分区域复合粗糙面建模及电磁散射特性研究

研究了地海交界分区域复合粗糙面的建模方法及其电磁散射特性。采用蒙特卡罗方法建立地海交界分区域复合粗糙面模型,采用高斯谱模拟实际地面,采用变浅系数与北海联合海浪计划(joint north sea wave project, JONSWAP)谱结合而成的有限水深海谱模拟实际近海海面,基于分区域复合粗糙面建模理论,运用多种加权反正切函数处理实现了线型、月牙型、峡谷型自然环境。考虑了各介质区域内部的面元耦合以及区域之间和交界处面元的耦合作用,对地海交界分区域复合粗糙面的散射问题,提出了一种基于分区域面元的迭代物理光学法,采用快速远场近似（fast far field approximation, FaFFA）与局部耦合技术加速其迭代过程。对比了陆地粗糙面、海面和地海交界分区域复合粗糙面的电磁散射特性,计算了分区域复合粗糙面的散射系数,并讨论了极化方式、入射角、边界形状、陆地粗糙面的均方根高度、相关长度和近海海面的风速对地海交界分区域复合粗糙面电磁散射特性的影响。基于迭代物理光学法所获取的分区域复合粗糙面总散射场,采用正侧视条带式成像模式,选用距离多普勒算法对不同特点的地海分区域复合粗糙面进行合〖JP2〗成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像,并讨论了陆地粗糙面与海面各自的相对介电常数对SAR成像的影响。该研究包括了地海交界环境的建模、电磁散射特性的求解及其SAR成像,由仿真结果得到了地海交界分区域复合粗糙面的SAR像特点,对反演地海交界环境的电磁特性以及遥感、探测具有借鉴意义。     

凝视数字多波束合成孔径雷达系统性能分析

针对传统合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）在实现远距离高分宽幅成像中存在的问题,提出了凝视数字多波束SAR的概念。凝视数字多波束SAR将成像区域在距离和方位向分割为多个子区域进行独立成像,避免传统SAR在高分宽幅成像中的限制;利用完整天线口径和数字波束形成（digital beam forming, DBF）技术,形成方位向和俯仰向多个高增益的接收窄波束,并控制接收波束对每个子区域进行凝视观测,延长成像时间,提升分辨率。根据上述基本原理,通过对凝视数字多波束SAR的建模,完成对成像系统的性能分析。数值仿真表明,凝视数字多波束SAR系统不仅可以实现高分宽幅成像,具有良好的成像性能,而且可以通过增加天线增益,降低系统发射功率,扩展了SAR的应用领域。     

凝视数字多波束合成孔径雷达系统性能分析

针对传统合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)在实现远距离高分宽幅成像中存在的问题,提出了凝视数字多波束SAR的概念.凝视数字多波束SAR将成像区域在距离和方位向分割为多个子区域进行独立成像,避免传统SAR在高分宽幅成像中的限制;利用完整天线口径和数字波束形成(digital beam-forming,DBF)技术,形成方位向和俯仰向多个高增益的接收窄波束,并控制接收波束对每个子区域进行凝视观测,延长成像时间,提升分辨率.根据上述基本原理,通过对凝视数字多波束SAR的建模,完成对成像系统的性能分析.数值仿真表明,凝视数字多波束SAR系统不仅可以实现高分宽幅成像,具有良好的成像性能,而且可以通过增加天线增益,降低系统发射功率,扩展了SAR的应用领域.     

船舶尾迹SAR成像仿真与散射特性分析

分析船舶尾迹后向散射特性,可以进一步理解合成孔径雷达(SAR)图像上尾迹的雷达特征。基于双尺度法(TSM)给出了一种分析船舶尾迹微波后向散射特性的简化数值计算模型,并提出将尾迹海面波高函数用于模型的计算。同时得到尾迹的成像仿真结果。结果表明,探测参数对船舶尾迹散射特性与对无尾迹海面散射特性的影响是一致的。通过与海上试验得到的SAR图像比较,进一步分析和验证了雷达视向与船舶航向夹角的变化对尾迹散射特性的影响。     

基于速度合成孔径雷达的海面舰船动目标成像方法

海面舰船成像技术在军事和民用领域应用广泛。针对海面动目标成像定位模糊的缺点，提出了使用速度合成孔径雷达（velocity synthetic aperture radar，VSAR）估计动目标速度频率的方法。首先，分析了VSAR的成像机理和限制条件，建立了基于相控阵雷达对海面舰船的成像模型；然后，采用多天线图像域的速率频率估计方法纠正方位向的偏移，采用图像熵算法完成目标图像的自适应聚焦；最后，利用该方法对海面运动舰船进行仿真计算。仿真结果表明，VSAR在处理大海域海面静动目标同时存在的场景下，可以甄别出目标所属类型，判断出动目标的运动趋势和航行轨迹。相比于传统的单通道SAR雷达和沿航迹干涉雷达算法，速度频率估计算法解决了方位定位精度不足的缺点，提高了大面积海域条件下的动目标舰船的定位性能，具有良好的应用前景。     

基于小振幅波理论的浅海波浪建模及动态仿真

提出一种新的浅海波浪建模方法。该方法基于小振幅波理论,通过修改小振幅波波形建立具有尖锐波峰和卷曲波形的浅海波浪模型。对浅海波浪的运动特性进行分析,给出波高和波数的计算方法,并提出一种基于相位分解和累积的波向计算方法以解决任意浅海地形条件下的波浪折射问题。仿真结果表明,该方法生成的浅海波浪,具有较高的绘制速度和真实感,可满足实时视景仿真的应用需求。     

三维海浪场的数值模拟及其动态仿真

根据研究线性海浪理论、海浪谱反演海浪数据的线性叠加法,反演出三维海浪场数据并进行多角度分析。结合飞行器掠海飞行仿真的实际需要,深入研究了PC机平台上大量三维海浪场数据的产生方法和显示方法。大量的仿真实验结果表明,本文所提方法是可行且有效的,对实际海浪场具有良好的模拟,可广泛应用于动态仿真、虚拟现实及相关领域。     

木材无损检测中的应力波传播建模和仿真

基于应力波的木材无损检测技术中,应力波在木材中的传播规律对无损检测的效果具有重要的影响.根据机械波传播理论,对应力波在木材中的传播进行了研究.分析了应力波传播的微分方程,并给出在圆柱极坐标下的模型.引入Kelvin-Christoffel张量,得到应力波在木材中传播的微分方程模型.分析了模型参数,给出在各个对称面中的方程表示.分别对纵波和横波进行了分析,以云杉和松木为应用实例对应力波的传播进行了仿真.     

Investigation on Suspended Stripline and End-Coupled Bandpass Filter

In this paper, the variational method combined with Green's function is used to analyze the characteristics of suspended, stripline. The result is in good agreement with references. The design of mm-wave end-coupled bandpass filter with suspended substrate is discussed. The computer programs for design of suspended stripline and bandpass filter are established.     

热带气旋高风速下南海海流和海浪的数值仿真

采用海流和海浪数值模式,对热带气旋高风速作用下南海的海流和海浪进行了数值仿真.在海流仿真中采用了含波陡参数的风应力拖曳系数参数化方案和波浪辐射应力梯度作用,在海浪仿真过程中考虑了海流的作用.观测资料对数值仿真的结果验证表明,该数值模式对热带气旋高风速下的南海海流和海浪的数值仿真是可行的;海流的数值仿真与海面风拖曳系数参数化方案有关;考虑海流作用后,海浪的数值仿真更合理.     

基于海浪谱的波浪模拟

近年来，自然景物的模拟一直是计算机图形学中最具挑战性的问题之一。作为自然景物模拟的重要内容，对流水、波浪的模拟正日益引起人们的关注。现有的模拟方法要么从流体力学方程组出发，去求解复杂的Navier-Stokes方程，要么根据波浪的形状，去构造具体的波形函数。本文从海洋学现有的观测和研究成果出发，利用海浪频谱和方向谱的相关公式，实现了基于海浪谱的浪波造型及显示，实践证明该方法可以快速有效的模拟波浪。     

数值波浪水槽构建与二阶Stokes波仿真

近年来,数值波浪水槽在海洋工程研究中发挥着越来越为重要的作用,成为了水波动力学研究的焦点之一。为此,基于Navier-Stokes(N-S)方程组,首先完成了二维数值波浪水槽的构建。对于N-S方程,采用FVM(Finite Volume Method)法进行离散求解;在入口边界处,模拟活塞推板运动产生了入射波;同时,利用VOF(Volume of Fluid)法对波浪自由面进行了捕捉;在数值波浪水槽尾部,通过设置人工阻尼区实现了消波。利用该二维数值波浪水槽,对典型非线性二阶Stokes波进行了仿真模拟,通过设置虚拟波高监测仪,获取了非线性二阶Stokes波发生、发展和消亡的全过程。对比校验表明,所有仿真结果均与理论精确解相吻合。     

基于线性海浪理论的海浪数值模拟

概述了海浪理论发展的历史和现状，对几种海浪研究方法进行了简要说明。详细论述了基于线性海浪理论进行海浪数值模拟的线性叠加法和线性过滤法，给出了具体的数值算法，讨论了工程应用数值模拟与视觉效果模拟之间的区别及各自的处理方法。并分析了工程应用领域内进行海浪数值模拟所采用的其他一些理论和方法，指出了现有海浪数值模拟方法存在的局限性。最后，对海浪数值模拟研究的发展趋势进行了展望。     

基于方向谱的海浪合成方法

研究海浪对反舰导弹的控制系统与飞行弹道的影响,需要对海浪进行逼真模拟。在分析随机三角函数叠加产生海浪及反演海浪频谱模拟海浪不足的基础上,提出基于方向谱的海浪合成方法:采用Gerstner波形描述海面,通过对方向谱进行四叉树采样,提取组成波振幅、频率、传播方向等参数合成海浪。该方法能够模拟远离海岸的任意大小、任意精度的连续海洋表面,效果逼真,可用于海浪的数值仿真与视景仿真中,能够为反舰导弹控制系统仿真及三维弹道仿真提供连续海洋波面数据。     

基于小波变换和ANFIS模型的不规则海浪组合预报

利用小波变换对不规则海浪进行多尺度一维小波分解与重构,得到相对简单、规则的准周期分量信号,然后建立了各信号的多输入、单输出自适应神经模糊推理系统(ANFIS)预报模型,最后对预报结果进行集成。基于Matlab语言的仿真结果表明,该方法不仅降低了预报的难度,而且具有较高的预报精确度。此方法亦可用于船舶横摇、纵摇、艏摇运动的预报。