Numerical simulation of radar surveillance for the ship target in oceanic clutters

A fast iterative approach of generalized forward-backward method with the spectrum acceleration algorithm (GFBM/SAA) is developed for solving electromagnetic field integral equation and is applied to numerical simulation of radar surveillance of the ship target in oceanic clutters. Randomly rough surface is realized by the Monte Carlo method using the Pierson-Moskowitz spectrum. Numerical results of bistatic and back-scattering from the ship target and oceanic clutters demonstrate the functional dependencies upon the situation of radar surveillance such as the incidence and observation angles, radar altitude, ship RCS and other oceanic conditions.     

高分辨率雷达近距离下的海杂波建模与仿真

作为一种具有统计特性的随机变量,海杂波的特性可以用幅度分布特性和谱特性来描述。文章以韦伯分布、具有高斯谱的海杂波为例,介绍一种海杂波的模拟模型;之后进行海杂波信号仿真并验证了仿真结果。仿真得到的海杂波数据可以直接用于雷达目标模拟器中的输入信号。     

Investigation of simulating radar images concerning the multipath scattering effect

In the composed system of a target and rough surface, the electromagnetic scattering mechanism, especially the multipath scattering, is investigated. Using physical optics double bouncing algorithm, the multipath scattering model of the system has been established. Simulated by a wideband radar signal and based on fractal rough surface, the artificial echo of the target has been obtained in virtue of the established multipath scattering model. By simulating to image the target in one dimension using the artificial echo, two kinds of range profiles are attained. It is found that one is from the target and the other is from the multipath scattering effect.     

舰船目标雷达视景仿真研究

针对舰船目标雷达视景仿真中舰船目标实体建模和雷达视景仿真两个主要模块,在分析各个模块实现方法及原理的基础上,提出基于积木式模型结构细化分割的建模方法,探讨了三维动态海洋场景开发的方法和基于Vega的舰船目标雷达视景仿真流程.仿真结果表明建模和仿真方法具有可行性,仿真产生的雷达图像与实际图像较为接近,并符合实际成像条件下的成像规律.     

海上舰船目标雷达成像算法

 海面舰船目标是海洋执法和军事活动中一类备受关注的目标,海面舰船目标的雷达成像是对舰船目标进行监视和侦察的重要手段之一。本文综述了海上舰船目标雷达成像中的关键步骤和技术,分析了海上舰船目标成像的关键步骤,介绍了实现这些处理步骤的原理和相应的算法,并展望了未来海面舰船目标雷达成像的发展方向。     

主动雷达海面箔条云回波信号的仿真方法

为了评估多径效应对海面箔条云的影响并对主动雷达海面箔条云回波进行信号仿真,研究了主动雷达海面箔条云回波信号的仿真方法,并基于箔条云相干散射特性的概率模型,提出了多径条件下箔条云散射特性及回波信号的仿真方法,对在天线方向图作用下的箔条云有效散射因子以及海面多径效应的影响进行了定量的描述,得到了数值仿真结果,研究结果表明与自由空间内箔条云的回波相比,海面布放的箔条云可能获得4倍的功率增益,数值仿真结果和实测数据的比较说明了该仿真方法的有效性。     

高斯型良导体随机粗糙面散射系数的数值计算

采用矩量法计算狄利克莱边界条件下一维高斯型随机粗糙面的收发分置的散射系数，运用脉冲基函数和点匹配的矩量法，在入射波为锥形波的条件下，分析了两种频谱函数下的仿真结果。结果表明，该随机面仿真粗糙导体面效果较好，为电磁环境建模提供了一种方法。     

船体曲面造型研究进展

船体曲面用数学方法表示的重要意义在于其能利用曲面模型进行性能分析计算及为后续的CAM提供所需数据,提高效率与精度。从曲面造型数学工具的发展过程及各种数学方法应用于船体曲面造型两个方面,总结了近几十年来国内外曲面造型与船体曲面造型的应用研究进展,指出了船体曲面NURBS造型的关键技术,并探讨了需要进一步研究的难点问题,为更加合理有效地表达船体曲面提供一些借鉴作用。     

二维高斯随机粗糙面与其上方三维双立方体复合散射的混合算法

基于数值方法(MOM)与基尔霍夫近似(KA)相结合的混合算法计算了二维随机粗糙面与其上方三维双立方体的复合散射特性。首先建立了随机粗糙面与其上方三维双目标的复合模型,将目标划分为MOM区域,粗糙面划分为KA区域,并采用Monte-carlo方法模拟真实粗糙地面。在复合散射场的求解中,首先求出在仅有初始入射场时多目标表面的感应电流;其次,将目标表面感应电流产生的散射场与外部入射场作为KA区域的入射场,求出KA区域表面的感应电流;最后将KA区域的感应电流产生的散射场与外部入射场作为MOM区域的入射场,利用导体目标表面的狄利克莱边界条件求出目标表面电流以及电流系数,并进一步求解出散射场。通过减小了粗糙面各面元的相互耦合及体-面的高阶耦合作用,极大提升了计算速率。在大小尺寸为L_x×L_y=100λ×100λ的粗糙面与棱边长度为l=2λ的立方体目标复合计算中,使用MoM算法产生了747 886个未知量,计算时间为8 821.5s;而使用MOM-KA混合算法产生未知量为26 868个,计算时间为423.8s,仿真结果同时验证了MOM-KA混合算法的准确性。最后,详细讨论了均方根高度、目标间距、高度及立方体尺寸及对复合散射系数的影响。     

随机粗糙表面近红外光散射特性数值研究

为了研究随机粗糙表面的近红外光散射现象,采用线性滤波法生成高斯分布随机粗糙表面,使用基于矩量法的蒙特卡罗方法计算波长为1.064μm的S和P线偏振入射光照射下的良导体和电介质表面的散射分布、散射峰值及其位置等.数值计算结果表明,良导体和电介质表面的散射特征具有显著差异.该结果对提高激光雷达目标识别能力具有重要意义.     

高频地波雷达电离层距离方程建模及仿真

针对电离层的空间分布特征,构建了体目标和面目标的雷达距离方程.根据不规则体对高频电波的相干散射原理,估算了电离层RCS的散射系数,进而给出基于电离层物理机制的广义高频地波雷达方程,从而量化了电离层特征参数对高频雷达系统的影响.通过仿真发现,对于面散射情形,斜向散射电离层杂波符合波束限制模型,垂直向的电离层杂波符合脉冲限...     

基于微扰法的高斯粗糙面电磁散射研究

运用经典的微扰法研究了高斯粗糙面的电磁散射．根据微扰法理论，得到了单站情形下，不同极化状态、不同介电常数、不同粗糙面情况的后向散射截面，得到了后向散射截面随以上参数及入射角的变化而变化的数值结果，分析了结果的物理意义；同时也得到了双站情形下，不同极化状态、不同介电常数、不同入射角、不同方位角的散射截面，得到了散射截面随以上参数的变化而变化的数值结果，分析了结果的物理意义．     

基尔霍夫近似下高斯粗糙面的电磁散射研究

运用经典的基尔霍夫近似研究了高斯粗糙面的电磁散射。根据基尔霍夫近似理论,得到了单站情形下,不同极化状态、不同介电常数、不同粗糙面情况的后向散射截面,得到了后向散射截面随以上参数及入射角的变化而变化的数值结果,分析了结果的物理意义;同时也得到了双站情形下,不同极化状态、不同介电常数、不同入射角、不同方位角的散射截面,得到了散射截面随以上参数的变化而变化的数值结果,分析了结果的物理意义。     

吊舱推进船舶操纵性仿真研究

为进一步提高吊舱推进船舶的操纵性能,根据船舶在操纵过程中的运动状态,建立了吊舱推进船舶综合仿真模型。分析吊舱推进器推力大小、回转角度与船舶操纵的关系,改进了现有三自由度非线性船舶运动方程,提出了吊舱推力矢量模型以及具体计算方法。在Matlab平台下分别实现了吊舱推进船舶和传统推进船舶模型的仿真,并比较了这两种船的回转操纵和Z形操纵性能。结果表明该模型能正确地反映吊舱推进船舶操纵运动状态并为吊舱推进控制技术的研究提供了可信的数学模型。     

金属粗糙表面电磁波的吸收和散射

给出了金属表面存在粗糙度时,粗糙表面对电磁波的吸收和散射特性,获得了微分反射系数与入射角和出射角的关系,以及散射吸收因子和入射角的关系.     

可见光遥感图像中舰船目标检测的多阶阈值分割方法

针对遥感图像中海洋复杂背景下的海上舰船目标检测,提出了基于自适应多阶阈值分割舰船目标检测方法.使用该方法对Spot,Quickbird,Ikonos,Landsat等不同卫星数据来源、不同分辨率、不同内容的12 704个样本进行了试验,成功检测了1 104个目标中的1 098个,检测率达到99.5%,同时虚警率保持在较低水平.实验证明,该方法对遥感图像中的海上舰船目标检测适应性强、检测率高、稳定性好.     

一维带限Weierstrass分形粗糙海面电磁后向散射的微扰法研究

运用微扰法研究了平面电磁波入射随机粗糙海面的后向散射问题,结合一维带限Weier-strass分形粗糙海面的功率谱,导出了一维带限Weierstrass分形粗糙海面后向散射截面的数学表达式,进一步得出了不同极化状态下后向散射系数的计算公式。通过数值计算得到了两种情形下后向散射系数随入射角的变化曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、分维、空间基频、标度区间、海水温度、入射波频率对后向散射系数的影响。得到了一维带限Weierstrass分形粗糙海面后向散射系数的基本特征、分形特征、随频率变化特征。     

基于微扰法的高斯粗糙面透射波散射截面研究

运用经典的微扰法研究了高斯粗糙面透射波散射截面，给出了不同极化透射波散射截面的表达式；数值计算并讨论了入射波极化状态、入射角与散射角、粗糙面介电参数及粗糙度等参量对透射波散射截面的影响；同时，对数值结果的物理意义进行了分析和讨论。     

基于微扰法的指数型粗糙面光散射研究

运用微扰法研究了指数型粗糙面的光散射问题,给出了不同极化情形下散射系数的数学表达式,数值计算得到了双站和单站两种情形下散射系数随散射角变化的曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度,介质介电常数,入射光波长对散射系数的影响,得出了指数型粗糙面光散射系数的特征,结果表明粗糙面高度起伏均方根、相关长度,介质介电常数,入射光波长对指数型粗糙面光散射系数的影响是比较复杂的。     

紧凑型地波超视距雷达海杂波区目标检测影响因素研究

针对紧凑型地波超视距雷达海杂波周边及区域内目标难以检测问题,通过相关影响因素的理论及实测数据统计分析,对系统信号积累时间选取、目标航行状态与海杂波区的关联以及实测数据的联合域展开研究,分析结果为雷达相干积累时间的选取制定了取值范围。研究表明海杂波区内远距离非机动目标潜在驻留时间超过雷达积累时间,且导致的回波多普勒变化量有限,但海杂波和目标在时空及极化域具有相对较大的差异,可作为海杂波区目标检测的重要依据。