动态海面电磁杂波模拟、参数估计及海态反演

摘要

该文主要研究动态海面的电磁散射,海面杂波的统计特性及海态参数的反演.根据各种海谱模拟了时变随机粗糙海面,并给出了数值检验;将前后向迭代法(FBM)应用于海面,计算了不同条件下的海面电磁散射,并将结果与基尔霍夫近似(KA)所得的结果进行了比较;通过计算不同海况下不同波段的一、二维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,并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,对工程中的应用和海洋战争中的反舰及舰船防御有一定意义;最后,通过数值模拟窄波束高频(HF)雷达的海面回波谱,反演了海面风场、浪高谱等海态参数,为海洋雷达探测海洋及海洋遥感提供了一种有效的检验工具.

目录

文摘

英文文摘

创新性声明和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国内外研究现状

1.3本文简介

1.3.1内容安排

1.3.3本人的主要工作

第二章海面简介

2.1几种海洋学术语和海水的介电常数

2.2海谱

2.2.1海谱的基本知识

2.2.2Neumann谱

2.2.3 Fung的半经验海谱

2.2.4 D-B-J谱

2.2.5 Phillips谱

2.3谱与海浪要素的计算

2.3.1高度起伏的概率密度函数

2.3.2相关函数

2.3.3结构函数

2.3.4均方根斜率

2.3.5曲率半径

2.3.6功率谱密度

2.4小结

第三章动态海面模拟

3.1统计模拟

3.1.1解析方法

3.1.2数值方法

3.1.3数值讨论

3.2分形模拟

3.2.1带限Wei erstrass分形函数

3.2.2动态海面的分形模拟

附图

3.2.3数值讨论

3.3混合模拟

3.3.1方法简介

3.3.2混合模拟及数值检验

3.4小结

第四章计算海面电磁散射的前后向迭代法

4.1表面电流积分方程的前后向迭代法

4.1.1表面电流积分方程

4.1.2前后向迭代法

4.1.3数值结果分析

4.2海面电磁散射的前后向迭代法

4.3小结

第五章海杂波及特性分析

5.1海杂波的统计分析

5.1.1幅度分布统计模型

5.1.2杂波参数提取

5.2一维动态海面的杂波模拟及参数估计

5.2.1模拟方法与结果分析

5.2.2模型参数分析

5.2.3其他频率下的杂波幅度分布特性

5.3 KU波段二维动态海面杂波特性分析

5.3.1计算方法

5.3.2结果与分析

5.4小结

第六章海参数反演

6.1窄波束HF雷达一阶和二阶理论

6.1.1 Bragg散射

6.1.2一阶理论和二阶理论的数学表达式

6.2窄波束HF雷达海面回波谱的数值模拟

6.2.1数值模拟的方法

6.2.2结果与分析

6.3从海面回波中提取海态参数

6.3.1海面风向参数的提取

6.3.2海面浪高谱的提取

6.2.3有效浪高和峰值频率的提取

6.2.4数值结果分析

6.3小结

结束语

致谢

参考文献

作者在读期间完成的科研项目及撰写的论文