海面上方低飞小目标多普勒谱研究

针对海面上方低空飞行慢速小目标探测问题,采用Kirchhoff近似(KA)和矩量法(MoM)的混合方法研究了时变海面与其上方运动目标的后向散射回波的多普勒特性。分析了海况参数、入射角、目标运动速度、目标与海面之间的距离以及目标截面形状等对后向散射回波多普勒特性的影响。这项研究对于海面与目标耦合散射机理的分析以及海杂波背景下低飞慢速小目标的检测与识别具有重要意义。     

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.     

超电大目标与分形海面复合散射研究

舰船与海面构成复合目标,其雷达散射截面(RCS)的研究一直是电磁计算领域中的重点和难点。文中建立了Weierstrass分形海面和目标三角面元的几何模型以及基于物理光学法(PO)和弹跳射线法(SBR)的海面目标的电磁散射模型。采用OpenGL图形编程技术与C++多线程处理技术设计了一款可视化目标电磁散射预估系统(ESEE)V1.0,对比典型目标体RCS 与商业软件FEKO 的计算结果,验证了ESEE的可靠性。通过计算不同海况的海面RCS 及超电大尺寸舰船与海面复合散射RCS,分析了海面散射以及超电大目标与海面复合散射特性。     

凹槽的尺寸对旋转对称金属目标的后向RCS的影响

利用各向异性时域有限差分法(FDTD)，分析填充不同介质凹槽的金属目标的电磁散射。对具有旋转对称特性的典型目标模型，计算并分析了在金属目标表面开凹槽的宽度和深度对其电磁散射特性的影响，计算结果显示，在目标的特定部位开适当宽度和深度的槽并填充负单轴各向异性介质，能显著降低目标的后向雷达散射截面(RCS)。     

海上舰船在平面波照射下的半空间散射研究

本文研究了海面舰艇在平面波照射下的散射特性,为在该类问题中有效计入海面背景的影响,舍弃了以往文献中采用自由空间格林函数为内核求解的模型,而是利用介质半空间格林函数在海面建立电场积分方程,并采用GFB(广义前向后向法)算法结合MOM(矩量法)计算了海面以及海面舰船的感应电流分布以及双站雷达散射截面,对入射波角度、海面粗糙度、以及有船无船对海面电流分布及双站雷达散射截面的影响进行了讨论.     

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。     

海况对海面目标雷达回波的影响分析

海面自身随机多变的特性会对海面目标的雷达回波信号检测产生重要影响。文中利用分形方法对海面建模仿真, 模拟了五种不同的海况,基于雷达工作原理设计了一款雷达视频回波信号仿真软件,提高了仿真的逼真度和实时性。针对雷达散射截面(RCS)不同的舰船目标模拟仿真雷达回波,研究了海况对海面目标雷达回波的影响。结果表明:随海况等级的增加,海杂波噪声信号增强,RCS 相对较小目标的雷达回波会逐渐被海杂波淹没。海面目标雷达回波仿真软件既能用于分析海面及目标的电磁散射特性;同时,在目标检测与识别中会有重要应用价值。     

基于有限元建模的高频地波雷达船只目标RCS计算

雷达目标散射截面是衡量目标散射特性的重要参数,特别是处于地波雷达谐振区的船只后向散射特征,在雷达威力估计、舰船目标检测、类型识别等方面非常有用。为了有效预估高频地波雷达海面船只目标的散射特性,提出一种基于有限元建模的高频地波雷达谐振区舰船目标RCS计算方法。该方法首先利用3D-MAX对典型船只进行建模,然后利用有限元方法对船只模型进行网格剖分,最后计算出谐振区舰船目标RCS值。通过对仿真结果的分析表明,谐振区目标RCS受雷达频率、方位角等因素影响明显。     

复杂目标后向激光雷达散射截面计算与缩比模型测量比较

研究了复杂目标激光雷达散射截面(LRCS)与电磁波段雷达散射截面的差异，提出使用可视化技术计算复杂目标后向激光雷达散射截面的流程框图，并使用该技术对某飞机全尺寸模型进行了计算。将计算结果按缩比关系换算，得到了1：8缩比模型的散射截面。利用标准板定标法，在外场环境对1：8缩比模型进行了实际测量，获得了缩比模型散射截面的实验数据。对计算数据与测量数据进行了对比分析，结果表明，在目标主要散射方位，理论计算和测量结果一致；通过缩比模型的测量可以获取全尺寸目标的激光散射特性。     

海面上舰船目标的紫外散射特性研究

基于粗糙面双向反射分布函数(BRDF)模型,考虑海面的影响,设计了海面舰船目标的紫外光散射亮度计算流程,讨论分析了海面上舰船目标对海天背景紫外辐射的散射特性。运用大气传输软件MODTRAN,计算了0.3～0.4mm波段太阳、天空背景的紫外辐射特性;根据粗糙面散射理论,分别对海面和目标表面进行BRDF建模,并讨论了面元的光散射特性;设计了海面舰船目标的紫外光散射亮度计算流程,并利用此流程计算分析了某舰船模型的紫外光散射亮度。结果显示探测时间、探测方位、舰船表面蒙皮材料、舰船形状、海面散射等因素,都对舰船目标的紫外光散射特性产生影响,为完善舰船目标紫外辐射特性数据库提供有效依据。     

岸基雷达模拟器的设计与实现

针对岸基雷达工作的海面环境和目标特点,在雷达模拟器中设置了目标的雷达截面积（RCS）起伏、检测概率计算及海杂波模型。对于海面舰船目标而言,其RCS通常受舰船的姿态、方位角等状态影响较大,在此通过计算舰船相对于雷达站的方位实现目标的RCS起伏。再根据目标的RCS利用Albersheim公式即可获得目标的检测概率。另外,雷达的工作状态不同,检测到的海杂波分布模型亦不同。这里介绍了2种最常用的海杂波分布模型,分别是Rayleigh分布和对数正态分布。改进后的雷达模拟器能够更加真实准确地模拟岸基雷达的实际工作环境。     

A Monte Carlo study of the rough-sea-surface influence on the radarscattering from two-dimensional ships

The generalized forward-backward (GFB) method was introduced in Pino et al. (1999) for computing the electromagnetic scattering from two-dimensional targets on a rough surface. The GFB method is used in this article to generate numerical data for a Monte Carlo simulation of the horizontally polarized radar cross section (RCS) of two-dimensional ship-like targets on random rough sea surfaces. The RCS is computed as a function of the incidence angle and wind speed for a large number of surface realizations. It is found that the mean RCS of a given target on a rough surface is generally lower than or equal to the RCS of the same target on a flat surface, while the maximum RCS is usually greater than or equal to the flat-surface case. It is also observed that the variations in the RCS introduced by the rough surface become less significant as the elevation angle approaches grazing     

低空雷达导引头海面目标检测性能分析

该文以雷达导引头低空检测海面目标为背景,综合分析了多径环境和海杂波环境对雷达导引头目标检测的影响。通过对目标回波、多径散射的镜反射、漫反射以及海杂波进行建模,结合具体场景,仿真分析了镜反射、漫反射以及海杂波对雷达导引头接收信号的影响,进而分析了多径散射和海杂波对雷达导引头检测不同大小目标时检测性能的影响效果。仿真结果表明:雷达导引头检测RCS低于1 m2的小目标时,海杂波是影响雷达导引头检测性能的主要因素;雷达导引头检测RCS大于10 m2的目标时,多径效应是影响雷达导引头检测性能的主要因素;雷达导引头检测RCS大于104 m2的目标时,雷达导引头的检测性能不受海杂波和多径效应影响。     

Low angle scattering from 2-D targets on a time-evolving sea surface

The results of a numerical investigation of the electromagnetic scattering from two-dimensional (2-D) targets on a time-evolving sea surface are presented. The 2-D radar cross section (RCS), or "echo width," is computed as a function of time as the sea surface evolves linearly using the spectrally accelerated generalized forward-backward method. It is shown that the RCS varies with time on the order of seconds, which is much longer than the typical pulse width or pulse repetition rate of search radars. It is also observed that for low-grazing angles of incidence the primary sea surface influence on the RCS comes from the long waves in the ocean spectrum.     

Improvements to the finite-difference time-domain method forcalculating the radar cross section of a perfectly conductingtarget

Several improvements to the finite-difference time-domain (FDTD) method for calculating the radar cross section (RCS) of a perfectly conducting target are presented. Sinusoidal and pulsed FDTD excitations are compared to determine an efficient method of finding the frequency response of targets. The maximum cell size, the minimum number of external cells, and a method to eliminate field storage in the shielded internal volume of perfect conductors to reduce the computer storage requirements of FDTD are discussed. The magnetic-field DC offset induced by surface currents on perfectly conducting objects is observed, and its effects are removed by postprocessing to achieve convergence of the RCS calculations. RCS calculations using the FDTD method in two dimensions are presented for both square and circular infinite cylinders illuminated by both transverse electric and transverse magnetic polarized plane waves. The RCS of a metal cube in three dimensions is also presented. Good agreement between FDTD calculations and theoretical values was achieved for all cases, and parameters necessary to achieve this agreement are examined     

大入射余角下的海杂波建模方法研究

大入射余角下的海杂波模型适用于探测雷达发现强海杂波下的隐蔽目标,是目前最新的一种雷达海杂波回波建模方法。基于随时间变化的海表面动态模型和依赖探测雷达波束几何分割的有效照射区域模型,计算出的照射区域内海杂波回波是由该区域分割的众多散射单元的回波合成的。根据雷达特性将海表面用网格分割成小块,相关模型中的每一块都可当做一个RCS单元,仿真结果证实了杂波模型的有效性。     

X波段雷达对海探测试验与数据获取年度进展

针对雷达海上目标探测关键技术攻关对雷达实测数据的迫切需求,2019年提出了“雷达对海探测数据共享计划”。该计划旨在通过开展雷达试验获取数据,公开共享。2020年度该计划继续推进,开展了雷达目标RCS定标、不同海况海杂波与目标探测、海上机动目标检测跟踪3个方面的多次试验,获取了不同距离处不锈钢球定标体的雷达慢速扫描模式测量数据、不同方位下海杂波凝视模式测量数据、海上目标凝视模式探测数据、海上机动快艇雷达扫描模式测量数据,并同步获取了风和浪要素数据、目标AIS数据、可见光/红外数据等配合传感器数据。      

基于柱面扫描近场成像的RCS 测量方法研究

该文提出一种基于柱面扫描近场成像的RCS(Radar Cross Section)测量新方法:以理想的各向同性点散射中心模型为核心假设,通过详细的理论推导给出了一种具有通用性的基于柱面扫描近场成像的RCS 测量方法。该方法先得到目标的3 维雷达散射图像,再通过这些等效理想散射中心的散射场叠加获得远处散射场进而给出目标的远场RCS 值。该方法不仅能得到被测目标的3 维雷达散射图像,还能获得一定立体角域的目标远场RCS。相比只能得到2 维雷达散射图以及2 维平面角域RCS 结果的圆迹扫描测试相比,该文所提的柱面扫描测试能得到更多的目标散射信息,具有较强的实用性。仿真结果验证了新方法的可靠性。