一维粗糙海面与二维运动舰船复合电磁散射特性研究

摘要

近几年我国南海边境冲突不断，随着争端各国增加军备、军费，美国高调重返亚太、多国插手南海问题，海面战场的形势日益严峻，因此提升海上目标的侦察与反侦察、隐身与反隐身能力和海面战场管控能力是必然趋势，而增强粗糙海面与运动舰船复合电磁散射特性研究为一重要手段。实际海面战争中舰船都是运动的，且运动的方向、速度带有随机性，但是现阶段的研究多为粗糙海面与静止舰船复合电磁散射特性的研究，将舰船运动所带来的“双多普勒效应”考虑进来的复合散射问题却很少有学者进行研究。
　　本论文主要针对粗糙海面与运动舰船复合的电磁散射问题，对一维粗糙海面与二维运动舰船的复合电磁散射特性展开研究。本文的主要工作有：
　　1，基于粗糙海面与舰船复合散射，对国内外现状进行研究。
　　2，基于蒙特卡罗方法建立一维随机粗糙面模型，给出了高斯谱、指数谱下的一维粗糙面和PM海谱、JONSWAP海谱下的一维粗糙海面，并分析各参数对海面的影响；通过构建一维粗糙海面与二维舰船复合模型，使用矩量法（MOM）计算一维粗糙海面与二维舰船复合电磁散射系数，分析多种参数条件对一维粗糙海面与二维舰船复合电磁散射系数的影响，为后面分析一维粗糙海面与二维运动舰船复合电磁散射特性提供参考依据。
　　3，基于时域有限差分（FDTD）的基本原理，使用FDTD方法计算一维粗糙海面与二维运动舰船复合电磁散射系数；将FDTD计算的一维粗糙海面与二维舰船复合电磁散射系数与MOM的计算结果进行对比验证；最后分析多种参数条件对一维粗糙海面与二维运动舰船复合电磁散射系数的影响，总结规律。
　　4，基于GPU的并行优势，使用GPU加速FDTD计算一维粗糙海面与二维运动舰船复合电磁散射系数；将FDTD并行方法计算的一维粗糙海面与二维舰船复合电磁散射系数与FDTD下的进行对比，验证FDTD并行方法的有效性；最后使用FDTD并行方法分析多种参数条件对一维粗糙海面与二维运动舰船复合电磁散射系数的影响。
　　通过上述工作，实现利用FDTD及FDTD并行方法分析一维粗糙海面与二维运动舰船复合电磁散射特性，丰富粗糙海面与舰船复合电磁散射的研究成果。对于海上目标的侦察与反侦察来说，粗糙海面与运动舰船复合电磁散射特性的研究具有一定的应用价值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本论文的主要研究工作及结构安排

第2章 一维粗糙海面与二维舰船复合电磁散射特性分析

2.1引言

2.2一维粗糙海面建模与分析

2.3 MOM在一维粗糙海面与二维舰船复合电磁散射中的应用

2.4 MOM计算结果与分析

2.5本章小结

第3章一维粗糙海面与二维运动舰船复合电磁散射分析

3.1 引言

3.2 FDTD基本原理

3.3 FDTD计算电磁散射与验证

3.4 运动舰船目标特性分析

3.5 一维粗糙海面与二维运动舰船复合电磁散射特性分析

3.6 本章小结

第4章 FDTD并行方法分析一维粗糙海面与二维运动舰船复合电磁散射特性

4.1引言

4.2 GPU与CPU的不同

4.3 GPU的基本原理

4.4 FDTD的并行化方案

4.5 FDTD 的并行方法分析一维粗糙海面与二维运动舰船复合电磁散射特性

4.6本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果

致谢