大范围粗糙海面上舰船与低空目标电磁散射的区域分解计算

提出了电磁波低掠角入射大范围二维粗糙海面上舰船与低空目标双站电磁散射的有限元区域分解方法. 建立了含共形匹配层吸收边界的区域分解法耦合边界条件,用内视法导出了相应的耦合矩阵. 在PC机上未知数求解能力达到百万数量级,对粗糙海面与目标的散射模拟规模远大于已知的快速数值方法. 该方法不仅大幅度节约内存,在运算速度上亦优于未分区的有限元方法. 数值计算同现有的前后向迭代法、广义前后向迭代法作了一致性验证,实现了大范围粗糙海面上舰船与低空目标的双站散射与海况和目标特征参数关系的数值模拟.     

非高斯海面后向电磁散射的小斜率近似方法

采用小斜率近似方法研究二维高斯和非高斯粗糙海面后向电磁散射问题,给出自相关函数、偏斜度函数和偏峰度函数的计算公式和数值结果,得到小斜率近似下满足高斯和非高斯分布的二维海面后向电磁散射截面计算公式.应用小斜率近似方法讨论非高斯海面后向电磁散射特性,计算结果和实验数据有较好的吻合.     

椭球粒子对电磁波散射的系统辨识模型

利用球形粒子的Mie解逼近椭球粒子的内外透射场与散射场,首先建立了求解任意椭球粒子对电磁波散射的系统辨识模型,在毫米波段,数值计算了非球形雨滴的内外电磁场和微分散射截面.结果表明雨滴的前向散射场大于后向散射场,后向散射场无径向分量,较大的球粒子的Mie解对椭球粒子的内外场的贡献较大,椭球引起的交叉极化分辨率随观察点的变化而变化;讨论了进一步提高计算精度的方法.     

二维激光海面漫反射能量分布特性

针对激光点对点通信方式的不足,根据实战需要提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想,并且采用前后向迭代的数值方法结合格林函数谱加速算法对激光海面漫反射通信的能量分布特性进行了研究.通过仿真计算和实验验证,得出了二维激光海面双站散射系数,并对激光光束入射海面后的散射场进行了分析.结果表明:入射激光束经过粗糙海面散射后,能量大部分集中在前向散射区域上,而后向散射强度很弱,并且在散射场的边缘处能量迅速衰减,说明激光海面漫反射组网通信方法是可行的.     

波束入射时一维动态粗糙海面的电磁散射

基于粗糙面散射场积分方程,采用目前较为普遍的前、后向加速迭代法来求解具有Pierson-Moskowitz谱的动态导体粗糙海面的波束散射问题,数值计算后向散射截面的角分布,讨论了波束和平面波入射时动态海面在不同尺度、采样间隔及不同风速下的散射截面的变化,尤其对掠入射散射做了讨论,得到了平面波和波束入射时后向散射截面随掠入射角近四次方的变化关系。     

二维高斯随机粗糙面与其上方三维双立方体复合散射的混合算法

基于数值方法(MOM)与基尔霍夫近似(KA)相结合的混合算法计算了二维随机粗糙面与其上方三维双立方体的复合散射特性。首先建立了随机粗糙面与其上方三维双目标的复合模型,将目标划分为MOM区域,粗糙面划分为KA区域,并采用Monte-carlo方法模拟真实粗糙地面。在复合散射场的求解中,首先求出在仅有初始入射场时多目标表面的感应电流;其次,将目标表面感应电流产生的散射场与外部入射场作为KA区域的入射场,求出KA区域表面的感应电流;最后将KA区域的感应电流产生的散射场与外部入射场作为MOM区域的入射场,利用导体目标表面的狄利克莱边界条件求出目标表面电流以及电流系数,并进一步求解出散射场。通过减小了粗糙面各面元的相互耦合及体-面的高阶耦合作用,极大提升了计算速率。在大小尺寸为L_x×L_y=100λ×100λ的粗糙面与棱边长度为l=2λ的立方体目标复合计算中,使用MoM算法产生了747 886个未知量,计算时间为8 821.5s;而使用MOM-KA混合算法产生未知量为26 868个,计算时间为423.8s,仿真结果同时验证了MOM-KA混合算法的准确性。最后,详细讨论了均方根高度、目标间距、高度及立方体尺寸及对复合散射系数的影响。     

介质粗糙面上目标后向散射的高效混合算法

以计算介质粗糙面上目标后向散射为目的,提出一种高效的混合计算方法.该方法在单独处理粗糙面与目标方面与传统混合法一致,即使用基尔霍夫近似法(KA)处理粗糙面区域,使用矩量法(MoM)并结合多层快速多极子技术处理目标区域.实验结果表明,所提出的混合法与传统方法不同的是,根据大尺度光滑型介质粗糙面镜向散射最强的特点,在计算耦合场时只在粗糙面上截取一块区域进行计算,从而极大地减少了耦合场计算中所用内存与时间.     

驻相近似下二维海面后向散射增强效应研究

基于驻相近似下得到的考虑遮蔽效应时的粗糙面散射一、二阶基尔霍夫公式,研究了满足半经验海谱分布的二维介质粗糙海面的电磁散射,分析了海面散射出现后向增强效应的条件,计算了不同极化状态的散射系数角分布,并进行了比较,详细讨论了二阶散射系数角分布及后向增强效应随风速、入射频率和入射角的变化规律.     

基片与其上方尘埃粒子的复合电磁散射研究

利用互易性原理讨论了一维随机粗糙面与其上方球形粒子的复合电磁散射问题,并且对复合散射场进行了理论分析和公式推导.最后关于复合散射模型的后向散射截面与上方球形粒子的位置和尺寸的变化关系,进行了详细的图解和分析.     

用Kirchhoff近似法对杆中球型缺陷的重构

用三维线弹性动力学的反演方法重构了弹性介质中散射体的形状．推导了散射场缺陷表面型积分的表达式．在远场散射幅值的积分表达式中引入了Kirchhoff近似，进而用散射幅值的三维逆Fourier变换重构缺陷的形状．给出了杆中球形空穴缺陷几何形状重构的数值结果．     

近红外波段气溶胶粒子形状和性质对散射特性的影响

为了研究近红外波段气溶胶粒子的形状和性质对散射特性的影响,将气溶胶粒子视为非球形粒子,并用T矩阵理论对0.94 μm波段的气溶胶粒子进行了一系列计算分析.计算结果表明:进行单个气溶胶粒子的散射计算时其形状因子是不可忽视的元素,单个气溶胶粒子的散射相函数随着粒子形状的不同在前向和后向有明显变化;进行气溶胶粒子前向体散射计算时非球形粒子近似成球形粒子带来的误差较小,后向误差仍较大;气溶胶粒子性质的不同,即折射指数和数密度的不同对散射特性影响较大.     

海地粗糙面的二维分形模拟及其散射特性

利用二维带限分形函数模拟了海地粗糙面并用克希霍夫近似法计算了其远区散射场且对粗糙面的散射特性进行了分析．     

双二次耦合场对铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置场的影响

研究了界面双线性耦合和双二次耦合对铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置场的影响.结果表明:随着双线性耦合场或双二次耦合场的增加,交换偏置场的最大值位置向易轴靠近.另外,交换偏置场随外磁场角度的变化曲线随着双二次耦合场的增加,逐渐趋于正弦图像.其根源在于双二次耦合场与铁磁层单轴各向异场二者作用相互抵消,使曲线趋于光滑.铁磁层的磁滞回线对双二次耦合场也有一定的依赖.     

基于二阶谱的海面微波散射特性仿真

基于波面的二阶谱特征,研究了粗糙海面后向散射特性并进行了数值仿真。仿真结果表明,在散射模型中考虑海浪波面的二阶谱特征时,海面微波后向散射特性呈现出随方位角和入射角等参量变化的差异,体现了粗糙海面的非线性效应。     

一维海面双站电磁散射的二阶小斜率近似研究

运用二阶小斜率近似方法研究了一维海面TE波和TM波的双站电磁散射.把海面的变化看做是高斯随机过程中的皮尔森-莫斯维茨谱,并且用锥形波入射以减少人为截断误差.给出了用二阶小斜率近似法研究一维海面双站散射的数值模拟结果,并与小斜率近似法和矩量法的数值计算结果进行了比较.结果表明,二阶小斜率近似方法比小斜率近似方法更准确.     

随机粗糙面上介质目标差场散射的快速计算方法

用粗糙面上方有目标和无目标时空间散射场的差值计算雷达散射截面, 称为差场雷达散射截面. 推导了 TE波入射时粗糙表面上介质目标表面的感应电流J _o和感应磁流 K_o、导体粗糙面上差值感应电流 J_sd的积分方程, 直接求解散射差场E_sd, 而无需对有无目标两种情况分别求解. 目标表面的积分方程中需要计算目标所在位置处单独由粗糙面贡献的散射场 E_s0, 它主要来自对准目标的镜面方向上的一小段粗糙面的贡献, 此时选取的小段粗糙面减小了计算量. 提出目标与粗糙面散射差场积分方程互耦迭代的求解方法. 由于理想导体粗糙面的强镜面散射特性, 在该迭代计算中的粗糙面的长度与观测散射角有关, 给出了它们之间的解析关系式, 此时选取的粗糙面长度远小于现有的方法, 特别适于低掠角问题. 结合 Monte Carlo 法, 迭代计算了 P-M谱(Pierson-Moskowitz)导体粗糙海面上方不同介质材料的圆柱和方柱目标的差场散射, 并与理想导体柱的散射进行比较. 讨论了介质目标上感应电流、感应磁流, 以及粗糙面上的差值感应电流的分布, 目标差场散射的峰值特征等.     

基于船舶运动的微波多普勒海面回波模拟与分析

根据船载雷达探测海面时的工作特点,深入研究走航状态下微波段电磁波与海表面的作用机理.根据线性波浪理论和船舶运动规律,建立了基于时变海面的船舶运动模型,并通过与实测数据对比验证了模型的有效性.采用小斜率近似法计算海面的电磁散射,仿真得到走航状态下微波段海面散射回波,并分析了不同船舶运动方式对回波多普勒谱的影响.通过采用空间海浪反演算法验证仿真结果,证明了回波模拟算法的正确性.结果表明船舶运动导致回波统计特征发生明显变化,该结论为船载平台下海面后向散射回波研究与海浪反演算法改进提供了先验信息与理论模型.     

基于FDTD的二维舰船RCS的计算

建立以某舰船为参照的艏向与正横向的近似二维模型,基于二维时域有限差分法计算舰船的艏向与正横向在不同频率入射波情况下的雷达散射截面,并根据计算结果对某舰船的雷达隐身特性进行分析．此方法能用于分析现有舰船的电磁散射特性,也能用来预估和优化未来武器系统对目标的电磁散射特性要求,为日后舰船RCS预估计提供依据．     

消除近地表地震散射噪音的方法

假设近地表垂直点力产生的地震波场由入射波场和散射波场组成。散射波场由深层散射和浅层散射两个部分组成 ,若只考虑消除近地表区域的面波散射对地震资料的影响 ,则通过地震散射模型来估算近地表散射波分布。由波动理论建立近地表传播和散射模型 ,并在平行地表的一个网格面的各个节点上设置波阻抗差函数来近似地表的非均匀性。散射波场是入射波场与波阻抗差函数的函数。在这样的模式下 ,由炮集记录提取入射波场 ,进而通过最小二乘法 ,求解波阻抗差函数 ,最终得到散射波场的估计。从炮集记录中减去散射波场 ,实现地震散射噪音的衰减     

计算粗糙海面与大型舰船复合散射的双向解析射线追踪法

提出了双向解析射线追踪法（bidirectional analytical ray tracing,BART）,对于由面元和边缘建模的复杂目标,在入射方向和散射逆方向分别追踪射线,当前后向两射线束交汇在同一面元（或边缘）上时,构造一项由该面元一次物理光学散射（或物理绕射）和多次几何光学反射构成的多次散射项．用包含相干散射和非相干漫散射的粗糙面元来建模粗糙面环境．并实现双向解析追踪技术,精确计算各面元的照射和阴影．通过与其他计算电磁学方法对比来验证方法的精确性,并对复杂大型舰船目标与粗糙海面复合散射多方位的RCS进行了数值模拟．