海场景目标电磁散射特性研究

摘要

场景级海上目标电磁散射特性的研究一直是雷达目标特性领域具有挑战性的课题。尤其是在多船大场景下的船船耦合和船海耦合散射分析，包括舰船尾迹的散射特性研究困难重重。难点在于海面本身具有十分复杂的散射特性，加上目标与海面之间存在复杂的耦合作用。舰船目标与海面之间的耦合散射场对目标散射回波产生严重干扰，进而影响舰船目标的跟踪与制导。如今对于场景级动态海面上舰船目标的电磁散射特性研究仍处于不断完善的阶段，探究从海场景的几何建模到电磁建模一体化的复合散射解决方法成为海上目标侦测识别领域首要任务和目标。
　　本论文系统地研究了海场景舰船目标的电磁散射特性问题。基于 OSG（开源场景图开发引擎）对场景级动态海面进行了快速建模和仿真，建立了时变海面及其上方运动舰船目标复合电磁散射模型，提出了一种解决实时海场景舰船目标电磁散射问题的高频混合方法。论文工作主要从以下几个方面展开：
　　1.在海面几何模型的基础之上，对舰船尾迹进行了几何建模。利用 C++与FORTRAN混合编程技术，实现了实时动态海场景的OSG仿真。解析了海场景实时和动态两大特性实现的原理，并分析了海场景实际运行流畅度与海面离散点数之间的关系。
　　2.在传统四路径模型中用复反射系数替代了菲涅尔反射系数，建立了修正四路径模型。在对实际海场景抽象简化并验证了修正四路径模型在复合电磁散射计算方面的有效性基础上，利用基尔霍夫近似法和改进的双尺度方法，对实时海场景舰船目标的电磁散射特性进行了计算与分析，解析了各个路径的耦合贡献对复合总场的影响，并对不同极化下的复合散射强点与舰船目标的关系进行了解释，建立了从场景级动态海面的建模仿真到实时复合电磁散射计算的一体化高频混合研究方法。
　　3.分析了单船和多船场景散射单元场的分布情况，散射单元场的分布规律间接反映了海面作为风驱粗糙面的高度起伏随机特性，以及舰船目标的电磁散射特性。从场景散射单元场分布的角度对船海耦合、船船耦合在舰船目标和海面上的影响进行了解析。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究概况和发展趋势

1.3本文的主要工作和内容安排

第二章 海面散射研究方法

2.1引言

2.2海面的基本统计参量

2.3基尔霍夫近似法

2.4改进的双尺度方法

2.5本章小结

第三章 实时动态海场景OSG仿真

3.1引言

3.2舰船尾迹建模

3.3 OSG几何仿真

3.4本章小结

第四章 单船场景电磁散射分析

4.1引言

4.2场景复合电磁建模

4.3散射系数数值结果

4.4散射单元场数值结果

4.5本章小结

第五章 多船场景电磁散射分析

5.1引言

5.2多船场景仿真与电磁建模

5.3耦合散射系数结果与分析

5.4特定模拟场景耦合散射场分析

5.5计算时间分析

5.6本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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