基于面元模型的双尺度法对含泡沫海面电磁散射的研究

摘要

本文介绍和分析了几种海面建模的方法,给出了以谱函数为基础的线性叠加和线性变换生成的海面仿真结果,并在线性结果基础之上引入非线性变换生成出非线性海面,同时利用 OpengGL图示显示技术与 GPU加速技术,实时仿真出海面的动态变化。介绍了几种当今主流的图形显示库,同时给出了 OSG、ProLand仿真海面的结果。
　　介绍了粗糙面电磁散射中的常用计算方法,在原有的修正双尺度基础上,加入非高斯粗糙面对结果的影响,并考虑曲率效应、遮蔽效应等做进一步修正,并考虑了风速较大的情况下海面出现泡沫层的情况,通过 Mie理论和矢量辐射传输理论,分析了单个球形实心水粒子的散射情况,并计算了含泡沫层对海面后向散射的影响。
　　随着合成孔径雷达的发展,为了充分理解对应海面分布特征的SAR图像,需要得到具体对应散射单元的散射贡献。本文采用散射贡献面元化的思想,给出了海面面元散射模型,并在其基础上考虑了泡沫层的影响,在其计算较为耗时的面元遮挡判断中引入计算机图形学中的深度缓存算法,得到了含泡沫的海面面元散射结果,并考虑相位因子的影响,得到了海面的散射场。
　　电大尺寸的目标计算近年来成为热点,本文应用等效边缘电磁流法并结合边缘绕射理论计算了简单目标的电磁散射,同时在如二面角等需要计算多次反射的目标时,引入OpenGL加速技术,极大的提高了求解效率。

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第一章 绪论

§1.1 研究背影和意义

§1.2 国内外研究现状和发展趋势

§1.3 本文的结构和内容安排

第二章 二维线性与非线性海面的模拟

§2.1 海谱模型

§2.2 角度分布函数

§2.3 二维海面的模拟

§2.4 二维非线性海浪的模拟方法

§2.5 可视化海浪仿真技术

§2.6 本章小结

第三章 二维含泡沫海面电磁散射修正双尺度法研究

§3.1 粗糙面电磁散射常用方法介绍

§3.2 修正双尺度法计算海面电磁散射

§3.3 矢量传输方程在含泡沫海面的应用

§3.4 泡沫的消光系数，散射系数和覆盖率

§3.5 数值计算结果与讨论

§3.6 本章小结

第四章 风驱二维海面面元散射模型与海面电磁散射场

§4.1 海面面元散射模型

§4.2 海面电磁散射系数的计算

§4.3 海面面元的遮挡判断与改进方法

§4.4 二维海面的散射计算结果与讨论

§4.5 相对路径相位假设的散射场模型

§4.6 本章小结

第五章 简单目标和目标之间耦合的电磁散射方法研究

§5.1 等效边缘电流法计算目标散射

§5.2 结合OpenGL遮挡判断的加速技术

§5.3 目标间的复合电磁散射

§5.4 本章小结

结束语

致谢

参考文献

读硕士期间参加科研项目与发表论文情况