基于MoM的含卷浪二维动态海面的电磁散射特性研究

摘要

“海尖峰”现象的出现会造成雷达虚警概率的增加。卷浪通常被认为是产生“海尖峰”现象的一个重要原因，因此研究含卷浪二维动态海面的电磁散射特性具有重要意义。本文主要围绕改进时变卷浪几何建模、后向散射系数和多普勒谱三个方面展开研究。首先建立了改进时变粗糙卷浪模型，并与传统PM海面结合建立了含卷浪时变海面模型。在此基础上利用矩量法(Method of Moment,MoM)对改进时变卷浪模型的后向散射系数和含卷浪二维时变海面的多普勒谱进行了计算，分析了卷浪在“海尖峰”现象中所起的作用，以及卷浪对海面多普勒谱的影响。论文主要工作如下：
　　1、介绍了MoM的基本理论，详细推导出MoM求解二维介质粗糙面电磁散射的积分方程和矩阵方程，给出了计算后向散射系数的计算公式，并对二维高斯介质粗糙面的电磁散射特性进行了分析。
　　2、在卷浪建模方面，考虑海面风速对卷浪波长和高度的影响，得到改进时变卷浪模型，并在此基础上建立了改进时变粗糙卷浪模型，其中卷浪表面的微粗糙满足高斯分布；另外，针对实际海面中可能出现的“一波未平一波又起”现象建立了叠加卷浪模型；将卷浪模型与相同风速的海面模型相结合得到含单卷浪、含叠加卷浪和含双卷浪三种含卷浪时变海面模型。
　　3、基于MoM首先分析了不同入射条件、不同风速下时变卷浪的后向散射特性；其次对单纯海面的电磁散射特性进行研究；在此基础上将三种含卷浪海面的电磁散射特性与单纯海面进行对比，重点针对HH极化和VV极化后向散射系数差值的时变特性进行分析，最后整合归纳出“海尖峰”现象的发生条件和物理机理。
　　4、利用MoM对单纯时变海面的多普勒谱进行分析，总结出单纯海面多普勒谱的主要特征；在此基础上将大风速S波段下含卷浪海面的多普勒谱与纯海面进行对比，分析了加入卷浪后海面多普勒谱峰展宽和频移的变化，总结归纳出单卷浪、叠加卷浪、双卷浪对海面多普勒谱特征的影响。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文结构和安排

第二章 矩量法及其在二维介质粗糙面电磁散射中的应用

2.1矩量法基本理论

2.2矩量法在二维介质粗糙面电磁散射计算中的应用

2.3本章小结

第三章 改进粗糙卷浪模型及含卷浪二维海面建模

3.1海面几何建模

3.2卷浪几何建模

3.3改进含卷浪二维海面建模

3.4本章小结

第四章 卷浪及含卷浪二维海面的电磁散射特性

4.1卷浪的电磁散射特性

4.2二维海面的电磁散射特性

4.3含卷浪海面的电磁散射特性

4.4本章小结

第五章 含卷浪二维时变海面的多普勒谱

5.1多普勒谱

5.2单纯时变海面的多普勒谱分析

5.3卷浪对时变海面多普勒谱的影响

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

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