复杂分区域复合粗糙面的布儒斯特效应

为了研究复杂地表环境布儒斯特效应随环境参数的演变规律,通过分区域复合粗糙面建模方法,构建了多种复杂地表的粗糙面模型,并采用基于复杂分区域面元的自适应迭代物理光学法,研究了多种复杂分区域复合粗糙面的布儒斯特效应.结果表明,环境表面的介电常数和粗糙度是决定布儒斯特角位置的重要因素,不同介电常数所对应的布儒斯特角位置不同,均方根高度的增加会导致布儒斯特角的增大,而相关长度的增加会引起布儒斯特角的减小.在分区域复合粗糙面中,区域介电常数和区域粗糙度的改变均会引起布儒斯特角发生偏移的布儒斯特融合效应,且介电常数占优的区域粗糙度改变所引起的布儒斯特融合效应会更为显著.因此,对于复杂地表环境,在已知各区域表面介质常数与粗糙度的情况下,考虑布儒斯特融合效应即可确定该环境的布儒斯特角,为复杂环境下的超低空目标探测提供可靠的理论支撑.     

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.     

超低空目标的广义布儒斯特效应

超低空预警是当今研究的热点,而多径干扰是影响超低空目标探测的主要因素。针对多径干扰的问题,从电磁散射的角度出发,提出"广义布儒斯特效应",以降低多径干扰的影响。运用小面元高频近似方法(PO+MEC)快速计算目标散射场并生成回波信号;在物理光学法的基础上推导了复反射系数公式;根据"四路径"建立多径回波信号模型。以此为基础,研究了多径信号的广义布儒斯特效应的产生机理,找出多径干扰最小的入射角,并研究其存在的条件。通过改变环境类型及相关参数和入射频率,得出广义布儒斯特效应的内在规律,为超低空对抗打下基础。     

基于电磁散射模型的宽带雷达海杂波特性分析

宽带雷达在抗干扰、目标识别与跟踪等方面具有独特优势。基于粗糙面电磁散射模型对宽带雷达海杂波特性进行了分析。首先利用PM谱函数建立二维海洋粗糙面,引入锥形入射波来克服粗糙面的边缘衍射;然后利用物理光学电磁散射模型,并结合子带合成法,得到宽带条件下散射单元的杂波幅度;最后对宽带雷达杂波回波信号进行建模与仿真,得到海面环境杂波的频谱特性和一维距离像,进而分析了雷达工作带宽、入射擦地角和海面风速对海杂波特性的影响。仿真结果表明:雷达工作带宽增加,入射擦地角减小,海杂波回波幅值均有明显下降,而海面风速对海杂波幅值影响不太明显。     

不同战场环境下超低空导弹目标抗多径方法

多径干扰是影响超低空探测的主要因素,针对防空导弹对超低空导弹目标探测问题,研究了不同战场环境下的抗多径方法。采用物理光学法与等效电磁流混合方法(PO+MEC)快速获取导弹目标的电磁散射特性,结合传统的四路径模型,并引入导引头天线方向图对其进行修正,提取出不同战场环境下超低空导弹目标的多径干扰。仿真结果表明,不同的战场环境对应着不同的布儒斯特角,混凝土、半干地、干地和湿地环境下所对应的布儒斯特角分别为30°、26.5°、21.5°和10.5°;当导引头采用VV极化方式以布儒斯特角下视探测超低空导弹目标时,多径干扰达到极小水平,所接收信号的信干比达到极大水平,此时导引头对于超低空导弹目标的探测能力最强,目标回波最为明显。仿真结果对于防空导弹弹道优化具有借鉴意义,为超低空对抗打下基础。     

基于PM谱的二维各向异性海面电磁散射的微扰法研究

运用微扰法研究了基于PM谱的二维各向异性海面电磁散射问题,结合其功率谱推导出了平面电磁波入射时的散射系数表达式。通过数值计算得到了HH极化下双站散射系数随散射角变化的曲线,讨论了摩擦风速、风区范围、海面上方10 m高度处的风速、观察方向与逆风方向之间夹角和入射波频率对双站散射系数的影响,得到了基于PM谱的二维各向异性海面电磁散射的基本特征、分区特征和随频率变化的特征。     

电磁波在含特异材料界面上的布儒斯特角和半波损失

对电磁波在不同介质界面上的反射与透射给出了完整描述.利用电磁场的性质,推导了普适的菲涅尔公式以及布儒斯特角的表达形式.研究了电磁波在不同界面传播时布儒斯特角的存在条件.定量地给出了反射场与入射场电磁分量的相位关系.     

基于遗传神经网络算法的海面风速反演新方法

针对海面运动的复杂性、海面电磁散射理论模型的局限性以及利用SAR图像反演海面风速存在的非线性现象,基于遗传神经网络的方法,以业务化的CMOD4模式函数数据为基础,采用Fletcher-Reeves算法的变梯度反向传播算法,建立一种SAR风速反演的新模型。试验结果表明,利用遗传神经网络方法反演海面风速是可行的,当随机误差小于10%时,模型的抗噪能力较强,风速反演的精度较为理想。比较不同风速下的反演结果可以发现,在中、小风速的情况下,模型的抗噪能力较强,模型学习拟合和预测检验的精度相对较高;在大风速的情况下,模型的反演能力有待于进一步提高。     

基于改进的GO-PO混合方法的舰船与海面复合电磁散射研究

为了提高几何光学与物理光学(GO-PO)方法在计算舰船目标散射、海面与舰船目标耦合散射时面元对入射波和反射波可见性判断的效率,提出了Kd-tree和GO-PO方法相结合的模型. Kd-tree方法在入射波或反射波射线与面元相交测试前,首先执行射线与面元所在包围盒的相交测试,若包围盒的距离参数不符合要求,则无须进入该包围盒,减少射线与大部分面元不必要的相交测试.数值结果表明,改进的GO-PO混合方法在保证计算精度的同时能够提高效率约3倍.因此,该混合方法是相对有效且能够运用于大范围海面与大型舰船目标复合电磁散射特性的研究.     

粗糙地面上复杂目标的电磁散射特性

粗糙地面与复杂目标的耦合散射特性研究一直是雷达目标识别领域比较有应用价值的课题.针对粗糙地面与目标的复合电磁散射特性进行重构,包括复合模型的雷达截面积(radar cross section,RCS)特性以及合成孔径雷达(synthetic aper-ture radar,SAR)成像特性.首先,对复杂目标进行几何建模并对粗糙面进行数值建模,构建地面与目标的一体化几何模型.然后基于空间射线分集技术、射线追踪技术以及劈边结构识别算法分离出复合模型中散射中心,包括面结构和劈边结构对应的散射中心,基于属性散射中心模型正向的确定散射中心对应的各个参数,最终建立起粗糙地面上复杂目标的散射中心参数化模型.并通过对其重构的散射特性与实测结果进行对比,分析了地面与目标的耦合作用.研究对雷达目标识别领域具有很大的应用价值.