fBm随机粗糙面电磁散射的微扰法近似

本文采用二维fBm分形函数来模拟二维实际粗糙面,利用微扰法给出了fBm粗糙面的归一化散射截面的计算公式。数值计算了不同分维下的实际粗糙面的后向散射截面,并与有关实验测试结果和高斯相关分布及指数相关分布粗糙面的散射结果作了比较。     

复杂陆地粗糙面及其上方坦克目标复合散射研究

研究了复杂陆地粗糙面及其上方坦克目标的复合散射特性.基于Monte Carlo方法,利用高斯谱函数模拟不同统计特性的陆地表面,运用加权反正切函数滤波处理以构造边界和连接相邻区域,构建了复杂陆地分区域复合粗糙面的几何模型.提出了一种快速精确求解复杂陆地粗糙面及其上方坦克目标复合散射的混合方法,利用迭代物理光学法求解目标与环境间的多次耦合,运用等效电磁流法修正棱边绕射.分析了复杂陆地粗糙面的散射特性,研究了入射角、均方根高度、相关长度和粗糙面表面结构对复合散射特性的影响.本研究为探测复杂环境上方的坦克目标提供了理论基础,数值仿真结果对雷达目标的探测与识别具有借鉴意义.     

考虑曲率修正效应时粗糙面电磁散射的微扰法

本文在分析传统粗糙面电磁散射微扰法的基础上,给出了一种新的考虑曲率修正效应的微扰法,解决了传统微扰法计算掠入射散射时的误差问题.文中同时采用传统微扰法和考虑曲率修正效应的微扰法对实际粗糙面的后向散射截面做了计算,并与有关实验测量结果做了比较,结果表明无论是中、小角度入射,还是掠入射,采用考虑曲率修正效应的微扰法的计算是准确的.     

一维指数型导体粗糙面与其上方矩形截面柱的复合电磁散射研究

采用Monte Carlo方法模拟了一维指数型导体粗糙面,运用矩量法研究了一维指数型导体粗糙面与其上方矩形截面柱的复合电磁散射。通过数值计算得到了复合散射系数随散射角和入射波频率的变化曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、矩形截面中心距粗糙面的高度、矩形截面长、矩形截面宽、入射波频率对散射系数的影响,得出了一维指数型粗糙面与其上方矩形截面柱的复合电磁散射特征。结果表明,粗糙面高度起伏均方根、相关长度、矩形截面中心距粗糙面的高度、矩形截面长、矩形截面宽、入射波频率对复合散射系数的影响是比较复杂的。     

分层粗糙面电磁散射的矩量法研究

本文主要采用矩量法(method of moment MOM)研究了分层粗糙面的电磁散射特性,首先给出了该散射问题的积分方程和矩阵方程,然后通过与时域有限差分(finite difference time domain FDTD)计算结果的对比说明了本文所提算法的有效性,最后讨论了分层粗糙面的均方根高度、相关长度以及两层粗糙面之间的距离对双站散射系数的影响。     

基于微扰法指数型粗糙面电磁波透射问题研究

采用指数型粗糙面来模拟实际粗糙面,根据微扰法研究粗糙面下方介质2中的电磁散射,结合指数型粗糙面的自相关函数导出了不同极化状态下指数型粗糙面透射波散射系数的计算公式.通过数值计算得到不同极化状态下指数型粗糙面透射系数随散射角、散射方位角及入射波频率变化的曲线;讨论了粗糙面参数和入射波频率对不同极化状态透射系数的影响;得出指数型粗糙面透射系数的基本特征和随频率变化的特征.结果表明,粗糙面高度起伏均方根、相关长度和入射波频率对指数型粗糙面透射波散射系数有显著影响.这一结果对于遥感、探测等实际的雷达工程问题具有重要的参考价值.     

分形粗糙面上方目标电磁散射特性的研究

利用分形函数来模拟海地粗糙表面，在考虑到粗糙面的粗糙度，入射波极化方式以及粗糙面的动态和静态等因素对电磁散射特性影响的情况下，运用克希霍夫近拟条件，对粗糙面上方平板目标电磁散射的物理机制进行了分析和研究。理论分析和数值结果表明，本文所述方法物理图象清晰，是一种有效分析实际粗糙面与目标相互作用的方法。     

有耗分形粗糙面电磁散射的相位微扰法

本文采用Weierstrass－Mandelbrot分形函数描述粗糙表面,根据粗糙面的电磁散射理论,利用相位微抗法推导出有耗分形粗糙介质表面电磁散射系数的理论计算公式。     

粗糙面与目标电磁散射统计特性分析

首先给出用于描述和产生粗糙海面的模型，然后在锥形平面波入射条件下，用矩量法求解了粗糙面及与圆柱形近地小目标复合散射所满足的积分方程，最后给出了不同条件下粗糙面、粗糙面与目标复合散射特性的统计结果及相互间的比较。     

二维分形粗糙面电磁散射的分形规律研究

采用二维归一化带限Brown分形函数来模拟二维分形粗糙面,利用基尔霍夫近似给出了该粗糙面的电磁散射场和散射强度方差的计算公式,主要讨论了散射场分布与分维的关系,获得了散射场波峰拟合线的斜率与分维D满足线性关系这一重要规律。     

粗糙地面上相邻两树干的电磁散射模型

用有限长多层介质圆柱模拟实际的树干,建立了基于粗糙地面上相邻两树干电磁散射模型。用迭代方法和等效原理,求解了多层介质圆柱的散射矩阵。用互易原理求解了相邻有限长多层介质圆柱包括其二次散射场在内的解析表达式。     

Electromagnetic scattering interaction between a dielectriccylinder and a slightly rough surface

An electromagnetic scattering solution for the interaction between a dielectric cylinder and a slightly rough surface is presented in this paper. Taking the advantage of a newly developed technique that utilizes the reciprocity theorem, the difficulty in formulating the secondary scattered fields from the composite target reduces to the evaluation of integrals involving the scattered fields from the cylinder and polarization currents of the rough surface induced by a plane wave. Basically, only the current distribution of isolated scatterers are needed to evaluate the interaction in the far-field region. The scattered field from the cylinder is evaluated in the near-field region using a stationary phase approximation along the cylinder axis. Also, the expressions for the polarization current induced within the top rough layer of the rough surface derived from the iterative solution of an integral equation are employed in this paper. A sensitivity analysis is performed for determining the dependency of the scattering interaction on the target parameters such as surface root mean square (RMS) height, dielectric constant, cylinder diameter, and length. It is shown that for nearly vertical cylinders, which is of interest for modeling of vegetation, the cross-polarized backscatter is mainly dominated by the scattering interaction between the cylinder and the rough surface. The accuracy of the theoretical formulation is verified by conducting polarimetric backscatter measurements from a lossy dielectric cylinder above a slightly rough surface. Excellent agreement between the theoretical prediction and experimental results is obtained     

高斯介质粗糙面电磁散射的小斜率近似方法

基于小斜率近似方法推导了极坐标系下介质粗糙面的双站散射系数和后向散射系数计算公式.为验证小斜率近似方法的准确性,针对二维高斯介质粗糙面,计算了双站散射系数并将得到的数值结果与实验测量数据和基尔霍夫近似方法计算结果进行了对比分析,结果表明:小斜率近似方法的结果和实验数据吻合较好.同时对不同入射角下散射系数的角分布及粗糙度和均方根斜率对散射系数的影响进行了讨论分析.     

高阶基尔霍夫法求解导体粗糙表面的散射特性

在分析粗糙表面电磁散射特性的基础上,提出了一种考虑粗糙表面协方差函数Taylor展开的高阶基尔霍夫近似(KA)法,解决了经典KA近似的大逼近误差问题.应用9阶高度的KA和传统的KA,对比研究了不同照射频率和均方根高度下的后向散射系数,并比较了遮挡函数的修正效应.同时应用高、低阶KA计算了典型粗糙面的后向散射系数,并分别与测量值和矩量法的数值解进行了比较.结果表明,9阶表面高度展开的切平面KA不仅拓宽了KA的适用条件,还具有更高的精度范围,从而证明了高阶均方根高度展开的KA近似的有效性.     

介质涂覆机翼与下垫粗糙面后向复合散射研究

本文以杏仁体结构的等离子体涂覆机翼为例就等离子体涂覆目标隐身效果做探索性的研究.利用互易性定理结合高频方法的快速混合算法获取锥形波入射下的微粗糙度粗糙面与其上方等离子体涂覆机翼的后向雷达散射截面;数值结果以等离子涂覆机翼与下垫高斯粗糙面为例,讨论了等离子体角频率、电子碰撞频率等的变化对等离子体隐身效果的影响,数值结果为研究等离子体参数对等离子体消隐性能的影响提供了理论参考.     

基于FE-BI的介质粗糙面上方涂覆目标电磁散射特性研究

采用有限元-边界积分（finite element boundary integral,FE-BI）方法研究了介质粗糙面上方涂覆目标的复合电磁散射特性,推导了一维介质粗糙面上方二维涂覆目标电磁散射的FE-BI公式.在仿真中,采用功能强大的有限元方法模拟涂覆目标内部场,对于涂覆目标与粗糙面之间的多重耦合作用则通过边界积分方程方法进行考虑.结合Monte-Carlo方法,数值计算了介质高斯粗糙面上方涂覆圆柱目标的电磁散射,分析了涂层材料介电常数、粗糙面粗糙度以及介质粗糙面介电常数变化对复合模型双站散射系数的影响.数值结果表明,相比于传统矩量法（method of moment,MoM）,本文方法虽然在处理理想导体模型时效率略低,但可以处理MoM难以处理的复杂媒质电磁散射问题,且计算精度较高.     

基于GPU的并行FDTD方法在二维粗糙面散射中的应用

利用显卡(Graphics Processing Unit, GPU)加速时域有限差分(Finite-Difference Time Domain, FDTD)法计算二维粗糙面的双站散射系数, 介绍了FDTD的理论公式以及计算模型.采用各向异性完全匹配层(Uniaxial Perfectly Matched Layer, UPML)截断FDTD计算区域.重点讨论了基于GPU的并行FDTD计算粗糙面双站散射系数的并行设计方案计算流程.在NVIDIA GeForce GTX 570显卡上获得了50.7×的加速比.结果表明:通过对FDTD计算粗糙面散射问题的加速, 极大地提高了计算效率.     

目标与复杂地海面复合电磁散射研究现状综述

目标与复杂地海环境复合电磁散射研究一直是电磁领域一大重要课题.该方面研究在复杂背景中的目标探测（地海上方低飞导弹、飞机,海上舰船目标,地上坦克目标等）、资源勘探（浅层地下矿物质勘探）等领域发挥着巨大作用,使得该领域的研究变得紧迫且具有实际意义.大多数的目标都处在粗糙地海背景中,当电磁波入射到目标时,由于粗糙背景的存在,电磁波会与粗糙背景发生相互作用,对回波造成影响,进一步干扰目标本身的散射.在粗糙面上飞行、行驶目标及粗糙面下掩埋、半掩埋目标引起的电磁散射与其在自由空间中的散射特性是非常不同的,粗糙背景的作用很大程度上增加了目标探测和识别的不确定性.     

随机分布树干层中球的电磁散射

本文用随机分布的有限长多层介质圆柱模拟树干层,用互易原理得到了位于粗糙地面上有限长多层介质圆柱与球目标的二阶散射场近似解析表达式.在L、C、X波段下,研究了位于此环境中金属球目标与周围树干相互作用的电磁散射,计算结果表明,在低频段时树干对目标影响大,低频段可以穿透植被层并应用于目标探测和识别.     

粗糙地面与下方梯形目标复合电磁散射研究

利用MonteCarlo方法模拟了一维指数型粗糙地面,运用矩量法研究了粗糙地面与下方梯形截面导体柱的复合电磁散射特性,通过数值计算得到了复合散射系数随散射角的变化曲线,讨论了粗糙地面高度起伏均方根、土壤湿度、柱体埋藏深度、柱体大小、柱体倾角与复合散射系数依赖关系。结果表明粗糙面高度起伏均方根、土壤湿度对复合散射系数有显著影响,而柱体埋藏深度、柱体大小、柱体倾角对复合散射系数的影响较小。