动态海面与运动球形目标后向复合电磁散射及Doppler谱研究

应用物理光学近似和Mie理论分别求解了导体海面的表面电流及球形目标的一次散射场,利用Kirchhoff近似求解了海面的后向散射场．同时借助互易性原理降低了求解球形目标和海面之间二次耦合散射场的难度,讨论了球形目标尺寸、位置等对二次后向耦合散射场的影响,对不同入射角下后向复合散射场的Doppler频谱特性进行了详细分析．     

虚拟现实环境中运动复杂目标的图形电磁计算

利用NURBS曲面对虚拟现实环境中的目标进行几何建模。通过对入射场进行Lorentz变换 ,得到运动坐标系下的入射场 ,进而求得运动坐标系下的散射场。对运动坐标系下散射场再进行Lorentz反变换 ,就可得到静止坐标系下散射场。进而求出运动目标的雷达散射截面     

FMCW探地雷达目标逆向电磁散射的渐近算法

提出了一种用来计算调频连续波（ＦＭＣＷ）雷达目标逆向电磁散射场的实用渐近计算方法。在以圆柱形导体为埋藏目标模型的基础上，给出了周围介质特性、目标尺寸、埋藏深度、雷达信号频率以及电磁波的入射角度对目标逆向散射场影响的数值计算结果。     

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。     

平板目标与椭机粗糙面对电磁波的复合散射

建立了平板目标与随机粗糙面的复合散射模型,求解过程包括用板上感应电流的谱域积分表示平板目标的初级散射场;用理光学方法计算随机粗糙面的次级散射场和统计分年复合散射的平均散射功率。通过选用正态分布粗糙面作为计算实例,数值结果显示出平板目标与椭机粗糙面之间相互作用散射分最的重要性及空间分布特征。     

椭圆柱体对电磁波散射的系统辨识模型

作者利用圆柱体的散射场逼近椭圆柱体对电磁波的散射，建立了椭圆柱体散射的系统模型，分析了模型的物理意义，提出了进一步改善计算精度的方法；在毫米波段对模型所得结果进行了仿真并和圆柱体的散射场进行了对比，结果表明：当电磁波沿椭圆柱体的轴极化时，散射场主要是由平行于该轴的偶板子产生的，当椭圆柱体的大小和波长相差甚远时，椭圆柱体的散射截面小于同尺寸圆柱体的散射截面．当目标大小与波长可比拟时，椭圆柱的长短轴显著地影响着散射截面，与入射波的极化状态有关．绕射场的增强使得椭圆柱的前向表面电流大于圆柱的表面电流；当入射场垂直椭圆柱体的轴极化时，对于较大的椭圆柱目标而言，后向面电流和圆柱体的后向电流相差不大，但前向面电流与圆柱体的面电流相差较大，甚至相位相反。     

三维弹性波场的线性化逆散射问题

在弱散射假设下，建立了三维弹性多参数反演的理论方法，采用两束相互垂直的宽带平面波照射目标体，在包围目标体的封闭测量面上获取散射玻场，通过计算“平面波散射振幅”并选择适当的偏振方向将未知参数在富立叶变换域内解耦，所得结果类似于Ｘ射线ＣＴ成像，具有“滤波反投影“的形式。     

三维弹性波场的线性化逆散射问题

在弱散射假设下，建立了三维弹性波多参数反演的理论方法。采用两束相互垂直的宽带平面波照射目标体，在包围目标体的封闭测量面上获取散射玻场，通过计算“平面波散射振幅”并选择适当的偏振方向将未知参数在富立叶变换域内解耦．所得结果类似于Ｘ射线ＣＴ成像，具有“滤波反投影”的形式。     

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.     

基于匹配追踪理论的超宽带雷达目标散射特性分析及目标识别技术

为了改善基于超宽带雷达的目标识别性能，首先结合匹配追踪算法，提出了一种GTD模型参数提取新方法，并利用该思想对Altes模型参数提取的最小二乘拟合方法进行了相应的改进.然后，利用提出的算法，通过与Altes和扩展Altes模型的对比，分析了GTD模型在超宽带目标全响应散射机理建模中的可行性，并通过实验揭示了目标散射中心超宽带响应存在主散射机理这一物理现象.在此基础上，根据分析的结果，提出了一种基于GTD模型的频域匹配追踪目标识别新方法（简称MPLRT-GTD），并利用超宽带暗室实测目标模型的散射场数据对提出的目标识别新方法、Li的E脉冲法和最优似然比测试目标识别方法的性能进行了仿真.     

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．     

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。     

二维介质目标重建算法

二维介质目标重建是一个具有发展前途的研究领域，基于傅里叶衍射成像定理研究了介质成像的算法，并讨论了算法的分辨率。在弱散射前提下，用矩量法通过计算机仿真计算了前向散射场，重构了圆柱的图像，并提出了一种实验方案。     

辛几何理论和辛差分格式算法在目标散射场计算中的应用

通过分析辛几何理论、辛差分格式和显示辛差分格式,提出了一种将辛差分格式算法与辛几何理论结合起来,计算复杂目标散射场的新方法,该方法具有长时间的守恒性和精确性.还给出二维椭圆形反射天线焦散区散射场的计算实例,计算结果证明了辛几何理论结合辛差分格式求解散射场方法的有效性.     

圆极化雷达反气象干扰的机理分析

从散射场的角度出发 ,分析了介质球在圆极化波照射下远区散射场的极化特性 ,并在此基础上分析了气象目标回波的极化特性 ,详细阐明了长波圆极化雷达反气象干扰的机理     

光滑理想导体表面目标双站散射的可视化分析

研究了一种基于目标几何建模数据场的目标双站雷达散射截面的可视化计算方法。该方法可应用于高频区目标表面电磁散射特性的分析与计算。通过求解多个目标的雷达散射截面，将计算结果与实验结果比较，获得令人满意的结果。     

宽带电磁散射特性的Chebyshev逼近分析

将切比雪夫逼近理论应用于目标宽带电磁散射特性分析中,通过求解给定频带的切比雪夫节点并用有限元方法求得各节点处的目标表面场值,实现整个频带内任一频率点目标表面场值的快速预测,使得目标电磁散射特性得到快速分析.这一方法避免了在给定频带内对有限元矩阵的反复计算,大大减少了计算机的内存.     

三维复杂目标近区散射场的计算

针对复杂目标近场电磁散射特性问题,应用有限元全波数值方法计算复杂目标在赫兹偶极子辐射球面波照射下的散射特性. 由于有限元方法所计算的区域有限,为精确获得目标近区散射场,通过已得输出面上电流源和磁流源,推导得出空间中任意位置处的散射电场严格表达式,并将其用于计算复杂目标的近区广义雷达散射截面. 通过数值试验验证该严格计算公式的正确性,展示该方法对复杂目标近场电磁散射特性问题的有效性.      

电磁逆散射中线性抽样法的快速计算

电磁逆散射通过测量目标体产生的散射场或其远场模式重建目标体. 该问题作为一类典型逆问题具有重要的理论研究价值,同时它在工程技术领域也具有重要的应用价值. 线性抽样法,作为解决电磁逆散射问题的方法之一,通过线性积分方程降低了电磁逆散射问题的病态性与非线性对问题求解的影响. 但是,线性抽样法传统的实现过程需要全空间或全平面的入射/散射场信息和成像区域,三维目标体的重建过程需要较长时间. 为了降低线性抽样法的计算代价,本文提出了两种快速计算方法, 分别是重建三维目标体的二维投影图和利用自适应边缘检测方法重建二维     

隧道壁后注浆缺陷的雷达波场模拟及信息提取

采用适于有耗介质的完美匹配层(PML)吸收边界条件的二维时域有限差分算法,对隧道壁后注浆缺陷的典型类型进行电磁波传播的数值模拟.模拟结果表明,自由表面的观测场包含着极强的钢筋散射波,影响了目标体反射波的识别.在此基础上,提出了一种新的基于一致性信息相消的钢筋散射波场去除方法,将自由表面观测的总场减去事先计算得到的钢筋散射场,可从强散射背景中恢复并提取出隧道壁后注浆缺陷目标体的反射波,数值计算结果体现出了该方法的有效性和准确性.