正弦型粗糙面上方平板的电磁波散射

建立了海洋粗糙面上目标电磁波散射的简化模型－正弦型剖面粗糙面上矩形平板的电磁波散射，将目标和粗糙面之间的相互作用表示为物理光学的双次反射，讨论了平板与正弦型粗糙面之间双次反射的散射机制；将有限平板的初级散射用三维场表示，提出了双次反射的计算精度。     

导体条带与周期粗糙面对电磁波的复合散射

建立了导体条带与正弦型周期粗糙面的复合散射模型,用感应电流的谱域积分表示导体条带的初级散射场,用物理光学方法计算周期粗糙面的次级散射场,所得复合散射解具有清晰的物理图像。     

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。     

分形粗糙面上方目标电磁散射的双站特性

利用分形函数模拟海地粗糙表面,研究了目标与粗糙面的复合散射机制,并采用充希霍夫近似法分析了粗糙面与其上方目标的双次反弹用射场,较详细地研究了目标与粗糙面的双次反弹双站ＲＣＳ与入射角和表面粗糙度以及极化特性的关系,数值结果显示一些有意义的结论。     

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.     

二维多粗糙度分层粗糙面与上方目标复合电磁散射计算方法

研究了二维多粗糙度分层粗糙面与上方目标复合电磁散射特性的自适应迭代物理光学算法。采用Monte Carlo法并结合高斯谱函数生成高斯粗糙面,基于分区域建模方法,建立了二维多粗糙度分层粗糙面和上方目标的复合模型。利用物理光学法和等效原理,得到分层粗糙面和目标的直接感应电磁流;基于表面积分方程,分析了分层粗糙面之间以及粗糙面和目标之间的耦合电磁流迭代机理。引入感应电磁流能量改变速率,对传统迭代物理光学法进行改进,使算法自动收敛。将计算结果同多层快速多极子方法和迭代物理光学法进行比较,验证了算法的准确性和高效性。在此基础上,研究了不同目标、不同粗糙度的分层粗糙面的双站RCS计算结果和散射特性,讨论了分层粗糙面间距对双站RCS计算结果和散射特性的影响。本研究为分层环境及上方超低空突袭目标的探测、分类和识别提供了数据支撑和理论基础。     

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.     

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．     

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．     

二维粗糙面激光波束散射场量均方及相关函数的二阶统计特征

在高斯波束入射下二维随机粗糙面散射特征基础上,研究波束散射场量均方和相关函数的二阶统计特征,利用误差函数获取数值计算的解析表达式．数值计算了目标几种特殊材料表面,激光波束入射下,不同材料单、双站散射场量二阶统计特征随散射角度的变化情况．详细讨论了特殊材料表面介电常数、粗糙度、相干长度,入射／散射角分别对散射场相关函数的影响．散射场量均方值函数作为粗糙面散射的相干分量,针对不同材料单、双站探测条件下,定量分析其在相关函数中的比重及随散射角的分布特征．散射场量的均方和相关函数是统计数学本质数字特征,本文所做的工作将为研究激光波束入射下粗糙面散射场量其他高阶矩统计特征奠定基础,并通过定量分析统计均方在相关函数比值关系,为开展目标激光探测中与“散斑”有关的光学特征研究提供有效技术支持．     

粗糙地面与上方多目标的复合电磁散射FDTD研究

采用指数型粗糙面模拟实际的粗糙地面,利用四成分模型模拟土壤介电常数,运用时域有限差分方法研究了一维有耗粗糙地面与上方多目标的复合电磁散射问题.通过数值计算得到了双站复合电磁散射系数随散射角的变化曲线,详细讨论了双站复合散射系数随粗糙地面高度起伏均方根、相关长度、土壤湿度、目标参数等的变化规律,得到了一维有耗粗糙地面与上方多目标的复合电磁散射特性.     

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.     

雪层覆盖的粗糙地面与导体目标复合电磁散射FDTD研究

运用时域有限差分方法（FDTD）研究了指数型分布的雪层覆盖的粗糙地面与上方矩形截面导体柱的复合电磁散射,计算了复合电磁散射的双站散射系数,得到了复合散射系数随散射角变化的曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、雪层厚度、土壤湿度以及目标高度、尺寸等参数对复合散射系数的影响,得到了指数型分布分层地面与矩形截面柱复合电磁散射的特性。     

一种粗糙面散射问题中奇异积分的精确计算方法

将粗糙面散射问题中出现的奇异积分转换成非奇异函数积分,可提高求解电磁散射积分方程计算的精确度,更精确地计算粗糙面的散射截面.将该方法与其它近似计算方法比较,指出了其它近似计算方法的误差.     

基于矩量法的非高斯分层粗糙面电磁散射研究

为了求解非高斯分层粗糙面的电磁散射问题,提出利用矩量法解决该问题.采用空间域合成法生成Alpha-stable分布的随机粗糙面,数值计算了在锥形入射波入射下散射系数随散射角的变化关系,分析了稳定性系数、归一化尺度参数、互相关长度、入射波频率、粗糙面下层介电常数、粗糙面间距对散射系数的影响.     

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.     

双频互相干函数及在粗糙面脉冲散射中的应用

基于基尔霍夫近似, 推导了二维随机粗糙面的双频互相干函数的解析表达式. 当粗糙面的曲率半径远大于入射波长时, 由基尔霍夫近似求解粗糙面的散射场. 在考虑窄带脉冲入射条件下, 简化了双频互相干函数的表达式. 数值结果表明粗糙面的高度起伏均方根是主要影响因素, 而相关长度对互相干函数的影响则较小. 最后, 将解析解的结果与蒙特卡罗模拟的结果作了对比, 讨论了解析解的准确性和计算效率.     

高斯粗糙面电磁散射的基尔霍夫驻留相位法研究

采用高斯粗糙面来模拟实际粗糙面,根据基尔霍夫驻留相位近似法研究了粗糙面的电磁散射,结合高斯粗糙面的自相关函数导出了高斯粗糙面后向散射系数和不同极化状态双站散射系数计算公式.通过数值计算得到了后向散射系数随入射角变化的曲线和不同极化状态双站散射系数随散射角、散射方位角及入射波频率变化的曲线,讨论了介质介电常数、粗糙面参数对后向散射系数和双站散射系数的影响、入射波频率对双站散射系数的影响,得出了高斯粗糙面散射系数的基本特征.结果表明介质介电常数和粗糙面参数对高斯粗糙面后向散射系数和双站散射系数有明显影响且非常复杂,而入射波频率则对双站散射系数无影响.     

粗糙面及其上方任意形状截面导体目标的瞬态散射

利用时域积分方程研究了一维导体粗糙面及其上方任意形状截面二维导体目标的复合脉冲散射．在给出时域电场积分方程的基础上推导了显式及隐式MOT步进方程,计算了Gauss脉冲波照射下粗糙面加目标时中心点的电流及电场远场随时间的响应,并将计算结果与频域矩量法结合离散Fourier逆变换（MOM-IDFT）进行了对比,验证了所得方法的有效性．最后详细讨论了电流及电场远场时间响应随目标尺寸大小、距离粗糙面高度及入射角的变化情形．     

平板目标近场散射的缩比特性

用物理光学法研究导电平板目标近场散射特性,为了提高计算效率,中采用了卷积积分法,通过计算机的模拟发现,当特征尺寸,入射波长及观察点离目标的距离改变时,其散射场存在一定的换算关系,散射场出现近似的或严格的相似性。