粗糙海面电磁波散射与杂波特性分析

摘要

本文介绍了基尔霍夫近似法，相位微扰法和小斜率近似法等粗糙面电磁散射理论。通过具体算例，比较了以上三种方法，并与文献数据进行了比较，总结了这几种方法以及其他方法的适用范围。 构建二维PM谱、JONSWAP谱海面，对传统双尺度法进行修正，用数值方法计算了大尺度粗糙度每一点的斜率，在大角度下使用Z-BUFFER消隐算法数值计算了遮挡函数，同时进行了曲率修正，通过与实测数据进行对比验证了双尺度法的正确性。 建立泡沫层体散射海面的模型，并计算了泡沫层海面反射率随泡沫厚度的变化，使用JONSWAP谱白浪覆盖率公式求得深海海面白浪覆盖率，接着使用辐射传输理论求出了含一层泡沫海面的后向散射系数，并与修正的双尺度方法进行了比较。 通过计算不同海况下X波段、Ku波段的二维PM谱动态海面的电磁散射，获得了各种条件下的海面杂波序列信号，用几种典型的统计模型对数据进行拟合，得到了相应条件下海杂波的统计特性，并且与实验数据进行了比较。计算了实测数据的功率谱密度，使用：Daubechies小波滤噪方法，去除实测海背景下目标雷达回波时间序列数据中的噪声，降低了虚警信号的影响。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

§1.1研究背景和意义

§1.2国内外研究概况和发展趋势

§1.2.1粗糙海面电磁散射

§1.2.2海面模型建立

§1.2.3海面杂波分析

§1.3本文的主要工作

§1.3.1论文的安排

§1.3.2论文主要创新点

第二章粗糙面电磁散射理论概述

§2.1基尔霍夫近似方法

§2.1.1散射场理论推导

§2.1.2相干和非相干散射系数

§2.1.3数值计算结果

§2.2相位微扰法

§2.2.1相位微扰法的理论推导

§2.2.2数值计算结果

§2.3小斜率近似

§2.3.1统计情况下的散射系数

§2.3.2数值计算结果

§2.4各种粗糙面方法的比较及其适用范围

§2.5本章小结

第三章二维海面电磁散射研究

§3.1海谱

§3.1.1 Neumann谱

§3.1.2 PM谱

§3.1.3 A.K.Fung谱

§3.1.4 JONSWAP谱

§3.2二维海面模拟的Monte Carlo方法

§3.3修正的双尺度方法

§3.3.1传统的双尺度方法

§3.3.1遮挡修正

§3.3.2曲率修正

§3.4数值计算结果与分析

§3.5本章小结

第四章白浪海面电磁散射研究

§4.1白浪海面特性分析

§4.1.1泡沫层海面的反射率

§4.1.2白浪覆盖率

§4.2含有泡沫的海面模型及其后向散射系数

§4.2.1平行分层随机介质VRT的边界条件

§4.2.2具有粗糙界面的一层散射粒子VRT方程及其迭代解

§4.3数值计算结果与分析

§4.4本章小结

第五章二维海面杂波特性分析及小波消噪

§5.1海杂波统计分析

§5.1.1幅度分布统计模型

§5.1.2杂波参数提取

§5.2二维海面杂波特性分析

§5.2.1动态海面的模拟

§5.2.2动态海面杂波分析

§5.2.2实验结果的统计分析

§5.3海杂波功率谱估计

§5.3.1周期图法

§5.3.2韦尔奇法

§5.3.3置信区间

§5.4海背景下目标信号的小波分析

§5.4.1小波变换与Mallat算法

§5.4.2海背景下目标信号的小波消噪

§5.5本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士期间参加科研项目与发表论文情况