动态分形表面的电磁散射

本文研究时变动态分形表面的电磁散射，计算了散射系数基尔霍夫解，分析了散射系数的时域特性，理论分析和实验结果表明，散射系数作时间序列是一个近似分形函数，并且其维数十分接近散射表面的分维数。     

分形海面电磁散射特性的基尔霍夫近似

利用二维Weierstrass带限函数模拟了粗糙海面的形状,讨论了风速、粗糙度等参量对海面形状的影响;针对模拟的分形海面形状,从亥姆霍兹（Helmholtz）积分出发,利用基尔霍夫近似推导了二维分形海面的电磁散射系数,并进行了数值模拟,同时对数值模拟结果进行了分析,讨论了海面形状对电磁散射的影响,所得结论可用于目标探测技术的研究。     

随机粗糙海面的统计模型和分形模型电磁散射的比较研究

本文从Phillip海谱出发。分别应用MonteCarlo方法和分形函数建立了海面的统计模型和分形模型,并应用Kirchhoff近似分别计算了这两种模型的后向散射系数随入射角的变化以及双站散射系数随散射角的变化。结果表明,两种模型的电磁散射系数随入射角和散射角的变化曲线均符合较好。说明用分形模型可很好地说明具有Phillip海谱的实际海面电磁散射回波的幅度特征。     

随机粗糙海面的统计模型和分形模型电磁散射的比较研究

本文从Ｐｈｉｌｉｐ海谱出发,分别应用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法和分形函数建立了海面的统计模型和分形模型,并应用Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ近似分别计算了这两种模型的后向散射系数随入射角的变化以及双站散射系数随散射角的变化,。结果表明,两种模型的电磁散射系数随入射角和散射角的变化曲线均符合较好。说明用分形模型可很好地 Ｐｈｉｌｉｐ海谱的实际海央电磁散射回波的幅度特征。     

改进的分形海面电磁散射的矩量法研究

采用改进的一维分形模型模拟实际的粗糙海面,运用矩量法研究了锥形波入射一维改进的分形海面电磁散射特性。通过数值计算得到了散射系数随散射角的变化曲线,讨论了海面风速、分维数、入射波频率对散射系数的影响,得到了一维改进的分形海面散射系数与粗糙面参数、入射波频率之间的依赖关系。结果表明海面风速、入射波频率对散射系数的影响较大,而分维数对散射系数的影响较小。     

动态分形粗糙海面散射的遮蔽效应和多普勒谱研究

利用粗糙面电磁散射中的基尔霍夫近似,结合粗糙面遮蔽函数和分形粗糙海面特征函数的计算,导出了考虑遮蔽效应情况下导体分形粗糙海面散射截面的近似公式。研究了海面不同均方根斜率对遮蔽效应的影响。比较了毫米波入射时高斯粗糙面和分形粗糙海面的散射截面分布情况。分析了不同分维下分形海面双站散射截面的角分布情况。详细讨论了不同入射角和不同分维及遮蔽效应对分形海面散射回波多普勒谱的影响。     

考虑海谱分布的动态分形海面的电磁散射

本文采用考虑了Pierson-Moskowitz谱的归一化带限Weierstrass分形函数来模拟动态分形海面.利用基尔霍夫近似研究了该粗糙面的电磁散射,讨论了后向散射截面随入射角的变化,给出了后向散射截面时间序列的分维与分形海面分维间的关系.计算了散射场幅值,结果表明该分形海面散射场幅值分布服从K-分布.     

二维分形海面的全极化散射模型

采用二维分形海面模型模拟海面状态,根据惠根斯原理,把海面近似为无数克希霍夫散射面,并根据驻相原理导出散射面法线的方向导数,推导出笛卡儿坐标系下椭圆极化入射时海面的散射场和局部坐标系下的散射系数矩阵,建立了二维分形海面的全极化双站雷达散射模型,并数值计算了全极化海面雷达截面.与经典单极化散射模型相比,该模型不仅保留共极化(HH极化VV极化)散射信息,还包含了多极化SAR海浪谱反演过程中必不可少的交叉极化(VH极化HV极化)信息.数值结果表明用该模型计算的共极化雷达截面与其他文献计算的结果能很好的吻合.同时给出了二维分形海面的不同接收方位雷达截面的数值模拟结果.     

改进的一维分形模型在海面电磁散射中的应用

本文中提出了一种改进的一维分形海面模型,其表面谱在空间波数小于基波波数及大于基波波数时分别满足正幂率关系和负幂率关系,在不同风速时分形模型的表面谱和PM谱吻合较好.在满足Kirchhoff近似条件下推导了改进分形模型的散射系数及散射强度系数的计算公式并进行了数值计算,比较了改进分形海面模型和经典分形海面模型下散射强度系数角分布并讨论了它们随入射频率和海上风速的变化.     

一维粗糙介质分形海面电磁散射的扩展边界条件法

在采用经典扩展边界条件法处理导体分形粗糙面散射的基础上,将此方法推广到了一维粗糙介质分形海面的电磁散射.通过与传统的基尔霍夫近似法计算结果进行比较,验证了本文所给的方法,分析了不同入射角,不同分维和空间波数时海面双站散射振幅角分布的特点.     

Fractal analysis of the signal scattered from the sea surface

This paper deals with the problem of the electromagnetic scattering from a sea fractal surface. The paper demonstrates that the sea-scattered signal retains some fractal characteristic of the sea surface. In detail, we analyze the signal scattered from a sea surface modeled by the one-dimensional (1-D) sea-surface fractal profile proposed by Berizzi, Mese, Pinelli and Andreoli (see Inst. Electr. Eng. Proc. Radar Sonar, Navigat., vol.146, p.55-66, 1999). The results show the graphs of the in-phase and quadrature components of the received signal are fractal curves with box-counting fractal dimension equal to the one of the sea profile. These results are validated by presenting and discussing some numerical examples     

二维带限分形粗糙面电磁散射的基尔霍夫近似

本文采用二维归一化带限Weierstrass分形函数来模拟二维分形粗糙面,主要利用基尔霍夫近似研究了该粗糙面的电磁散射,给出了散射场、平均散射强度系数和散射强度方差的计算公式,通过理论分析和数值计算讨论了散射场与分维及粗糙面其他有关参量间的关系.     

分形模型在海上雷达目标检测中的应用

在海杂波背景下进行了有效的海上目标检测是相当困难的。本文研究了海上目标雷达问波与海杂波的分维特性，提出了一种基于海面散射分维特性的检测方法。该方法以处处连续而不可导的非平稳不规则信号模型－分数布朗运动作为数学模型，提取出海杂波与目标回波的多种分维参数，并利用其固的差异进行检测。该方法用于仿真的舰船雷达弱目标的回波，取得了较好的检测效果。     

带限Weierstrass-Mandelbrot分形土壤表面与置于其上组合目标复合电磁散射特性仿真及分析

为了满足置于粗糙面之上组合目标雷达回波特性的数据采集、特征提取的需要,采用Topp模型和电介质复介电常数计算公式模拟土壤介电常数的实部和虚部,应用带限Weierstrass-Mandelbrot分形函数模拟土壤表面,运用时域有限差分方法研究了带限Weierstrass-Mandelbrot分形土壤表面与置于其上组合目标的复合散射,并仿真了复合散射系数的角分布曲线。仿真结果表明,复合散射系数随散射角振荡地变化,在镜反射方向处产生散射增强效应;土壤表面高度起伏均方根越大,复合散射系数越大;分维越大,复合散射系数越大;湿度对复合散射系数影响虽小,但有固定的规律可循;组合目标尺度、介电常数、入射角对复合散射系数影响没有固定的规律可循;标度区间、空间基频对复合散射系数基本上没有影响。     

海杂波的分数维测量在对海面目标探测中的应用研究

简要地介绍了分形几何的有关概念,提出了一种利用海杂波的分数维估计检测海上目标的方法。实验证明,本文所述方法具有一定的实用价值。     

二维分形界面的远区散射场

采用分形函数模拟二维粗糙表面，首先给出了分形函数模拟的计算分式，然后进行了数值计算。通过发迹分形函数中的各个参数值去模拟不同粗糙度的表面，从而得到多种情况下的远区散射场的分布。     

二维改进分形海面模型及海谱分析

针对分形海面模型的功率谱在空间波数小于基波波数时不能满足正幂率的问题,提出了一种统计模型和归一化带限Weierstrass分形模型相结合的二维海面模型,确定了方向海谱的闭式解,得到了表面功率谱和方向分布函数,并且和有关文献的数据进行了对比,对分形维数、频率幅度尺度因子、风速和风向等参量对海面轮廓的影响做了进一步分析。从仿真结果可知:表面功率谱和PM谱、JONSWAP谱、文圣常谱和南海的实测数据都拟合的很好,方向分布规律和Mitsuyasu方向函数相似,海面形状具有大尺度涌浪和小尺度张力波的特性,并且统计模型和分形模型的性质在改进模型中依然适用,验证了模型的有效性。