声呐目标散射的源场关系和亮点模型

试图从线性循场关系出发，并把回波过程看成是线性时变散射过程，根据信道理论讨论高频近场目标声散射的亮点模型，指出目标可看成是由少数几个强相干亮点和许多弱小随机非相关散射的亮点之和的模型．还讨论了目标相对运动情况下的亮点回波结构变化特征，指出强亮点回波是移动亮点回波，不同亮点有不同的多普勒，而随机亮点回波呈现广义平稳特性．最后还初步讨论了不同亮点回波的可压缩性和可积累性．     

水下目标声散射信号的时频域盲抽取

目标声散射机理及其散射特性为识别目标的物理依据.针对水下目标声散射成分在时-频域存在相互混叠干扰,造成目标弹性声散射特征不稳定的问题,提出一种适合在欠定问题下分离目标声散射成分的时频域盲抽取方法.研究声散射成分的时频特征差异,构造目标回波单源自项的空间时频分布矩阵,通过对其进行特征值分解抽取相应的声散射成分,建立描述目标声散射物理特性的信号模型.抽取出的目标各弹性波分量与以表面环绕波产生理论计算结果相符.仿真与消声水池实验数据处理结果表明,该算法可以分离出目标回波的各个声散射成分,提高了分离信号的输出信噪比,为水下目标识别提供稳定和可靠的特征.     

水下目标弹性声散射信号分离

水下目标弹性声散射与其他声散射成分在时域和频域上均存在混叠, 现有信号处理方法受分辨力限制无法在混叠状态下识别目标弹性声散射特征. 针对这个问题, 提出了一种目标弹性声散射信号分离方法. 以目标回波亮点模型为基础, 分析了线性调频信号入射时目标声散射成分的信号特性, 提出了一种目标声散射成分向单频信号的映射方法, 并理论推导出了目标声散射结构与映射结果之间的线性对应关系, 实现了通过窄带滤波分离出目标弹性声散射成分. 仿真与消声水池实验数据处理结果表明, 该方法基本可以完全分离出目标回波信号中的弹性声散射成分, 分离出的弹性声散射具有与理论一致的信号特征, 验证了该分离方法的有效性.     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管中二维电子气的极化光学声子散射

Al Ga N/Ga N界面处的二维电子气迁移率是描述高电子迁移率晶体管特性的一个重要参数,极化光学声子散射是高温时限制二维电子气迁移率的主要散射机制.本文对极化光学声子散射进行计算,结果表明在二维电子气浓度为6×10~(11)—1×10~(13) cm~(–2),温度为200—400 K范围内,极化光学声子散射因素决定的迁移率随温度的变化近似为μPO=AT-α(α=3.5);由于Ga N中光学声子能量较大,吸收声子对迁移率的影响远大于发射声子的影响.进一步讨论了极化光学声子散射因素决定的迁移率随光学声子能量变化的趋势,表明增加极化光学声子能量可提高二维电子气的室温迁移率.     

局部固体填充的水中复杂目标声散射计算与实验

利用二维有限元方法研究水中局部填充的带球冠柱体目标声散射特性,所采用的数值方法可高效地实现精细化、宽带、复杂轴对称模型散射声场计算.根据数值结果解释壳体、填充物以及入射方位对目标散射远场的影响,确定复杂目标散射研究中所必须考虑的重要物理和几何构成.完成水中悬浮目标自由场声散射实验,收发合置条件下将目标旋转360?接收并测量不同传播路径回波到达时刻得到距离-角度伪彩色图像.以表面环绕波和"回廊波"产生理论为基础,解释内真空和局部填充模型正横入射时目标散射信号中几何回波和各种弹性波成分产生的机理.由于固体填充与弹性壳的耦合作用,频率-角度谱的正横方向两侧呈现外八字"碗"形共振曲线.通过对比,理论计算和实验得到的散射函数关键频谱峰值特性符合较好.     

利用声辐射模态重构任意目标的散射声场

水下目标散射声场的重构可以作为水下目标散射特性的研究基础。本文主要利用声辐射模态对水下目标进行散射声场重构研究。首先,在借助声传递矩阵给出的任意结构声辐射模态的流体域求解方法基础上,通过理论证明了目标的散射声压与声辐射模态具有函数关系。其次,借助声场分布模态的概念,同时考虑到声场分布模态病态及声压测量易受噪声污染,提出基于声辐射模态的正则化散射声场重构算法。仿真结果表明,波数越低,重构所需声辐射模态阶数越少,在较高波数时仅需总模态数的大约20%即可对声场进行重构。与基于边界元的声场重构算法相比,计算量减小了至少80%,且克服了赫姆霍兹积分方程最小二乘法仅对球壳结构的重构效果较好而不适用于长条形结构重构的缺陷。     

鳀鱼(Engraulis japonicus)目标强度的模型法研究

采用声散射理论和目标强度近似模型评估法对黄海鲤鱼（Engraulis japonicus）的声散射特征和目标强度进行了数值计算与评估研究。散射模型由鱼鳔模型和鱼体模型两个部分构成，其中鱼鳔采用充满气体的椭球体模型，鳔除外的鱼体采用充满液体的椭球体模型。理论数值计算所需参数取自全长12．6cm的鲤鱼个体，其鱼鳔尺寸利用X光照片测得。平均目标强度利用模型算得的不同角度下的声散射强度与鲲鱼倾角分布函数的卷积计算，其中倾角（度）的分布函数设为N（-3．9，12．8^2）。结果显示，鲲鱼对声波的散射具有明显指向性；在38kHz和120kHz工作频率下，鲲鱼的最大背向目标强度分别为-41．2dB和-39．5dB，有效平均目标强度分别为-48．0dB和-51．5dB，与实测结果吻合较好。另外还对鲲鱼的反向散射指向性特征、目标强度的频率特征以及鱼鳔对鲲鱼整体目标强度的贡献等进行了分析与讨论。以上研究表明，模型法作为现场测定研究方法的重要补充和认知鱼类声学散射特性的有效途径，可在我国鱼类目标强度的研究中发挥重要作用。     

孔洞缺陷对二维石墨烯/氮化硼横向异质结热传导的调控

本文采用孔洞缺陷来实现对二维石墨烯/氮化硼横向异质结热导率的调控.平衡态分子动力学(EMD)计算结果表明,界面孔洞的引入会降低二维石墨烯/氮化硼横向异质结的热导率.相较于有序的孔洞分布,无序的孔洞分布能够更有效地降低异质结的热导率,这一现象可通过声子安德森局域化来解释.孔洞缺陷的存在导致声子的频率和波失发生变化,从而使声子散射变得更加频繁,孔洞随机分布时,则导致声子波在材料中发生多次反射和散射,最终形成局域振动模式.本研究揭示了孔洞缺陷降低二维石墨烯/氮化硼横向异质结热导率的物理机制,对二维热电材料的结构设计有一定的指导意义.     

水下掩埋目标的散射声场计算与实验

水下掩埋目标声散射问题是识别和探测掩埋目标的理论基础, 是声散射研究领域的热点问题. 本文基于射线声学推导了掩埋情况下目标声散射计算的格林函数近似式, 并在此基础上进一步给出了相应的远场积分公式. 在有限元方法的基础上, 将推导得到的公式写入有限元仿真软件, 对软件功能进行拓展, 构建二维轴对称目标的声散射模型, 并计算掩埋情况下弹性实心球在不同条件下的目标强度, 获得了其散射声场随频率、掩埋深度、沙层吸收系数等参数的变化规律. 开展实心球的自由空间和浅掩埋条件下水池声散射实验, 利用共振隔离技术处理实验数据, 提取目标声散射的纯弹性共振特征进行分析, 结果表明可将其用于掩埋目标识别和探测. 最后利用总散射声场与理论计算结果进行对比, 验证了理论仿真的正确性.     

二维声子晶体带结构的多散射分析及解耦模式

利用多散射方法研究了二维声子晶体中的带结构，通过对柱散射波各阶分波之间的耦合分析，发现在带隙边缘的模式存在与对称性相关的解耦现象. 由此在低阶带隙边缘出现独立的自洽的零阶多散射模式. 通过引入周期结构因子和Mie散射因子，得到表征低阶带隙起始频率的解析公式. 利用该公式，采用图解法，定量地说明了带隙起始频率随周期性和单散射体Mie散射特性变化的规律. 关键词： 声子晶体 多散射     

浅海波导中目标散射的简正波-Kirchhoff近似混合方法

提出了计算浅海波导中复杂目标散射的数值方法:简正波-Kirchhoff近似混合方法。通过把目标散射的Kirchhoff近似方法和简正波声传播模型相结合,可对大尺寸复杂目标在浅海波导中的散射声场进行计算。以浅海波导中刚性球体散射的解析解为标准解验证了本方法,说明简正波-Kirchhoff近似混合方法是有一定计算精度的工程预报方法。数值计算Pekeris浅海波导中球体目标散射声场在深度-频率平面和距离-频率平面上的二维干涉结构及其与自由空间中的差异。进而通过FFT获得目标时域回波随深度的分布图,分析浅海波导中目标姿态、声速剖面对Benchmark潜艇目标散射的影响。      

二维散射性梯度折射率介质的表观辐射特性

通过采用线性折射率bar模型处理多维梯度折射率介质,本文研究了二维矩形半透明体的表观方向发射特性.考察了折射率分布、散射反照率、散射相函数等多种参数对二维梯度折射率介质表观发射的影响.提出类相干性的概念描述多维梯度折射率介质的辐射特性.     

长波条件下二维声子晶体中的弹性波传播及各向异性

利用多散射方法研究了长波条件下二维声子晶体中弹性波的传播特性.由长波条件下散射体幂散射特性和结构周期特性分析得到了等效波速的解析表达式.通过对幂散射波各阶分波之间由于结构周期特性而产生的耦合作用进行分析,发现幂散射波的正负二阶分量之间的耦合作用具有明显的方向性,长波条件下弹性波的传播特性是否具有各向异性取决于幂散射波的二阶分量在多散射过程中是否有明显的作用.     

用时域积分方程法计算不规则形状目标的瞬态声散射

瞬态声散射信号包含有较丰富的目标信息。本文研究了克服时域积分方程法计算瞬态声散射中存在的长时间解发散问题的方法,给出了一种实用的算法,使得计算结果在时间较长时都稳定。将时域积分方程法推广到阻抗表面的情况,计算了带半椭球帽的阻抗圆柱体的瞬态反向声散射。计算结果表明,目标的瞬态回波具有亮点特征．     

水下目标亮点拓扑特征提取及自动识别方法

针对水下目标逆合成孔径声呐(Inverse Synthetic Aperture Sonar,ISAS)图像识别问题中观测角度随机多变,目标结构相互遮挡问题,提出一种基于多亮点拓扑矢量特征的ISAS水下目标识别方法。通过分析ISAS成像过程中散射点位置由三维空间向二维成像平面的投影关系,表明了横向定标后的声呐图像中强亮点之间的距离仅由目标散射结构之间的物理距离决定,据此基于强亮点之间的相互距离,构造能稳定描述不同观测角度下目标的拓扑矢量特征。然后通过K-means聚类获取多聚类中心以克服目标结构互相遮挡造成的亮点缺失问题。最终采用最近邻分类器实现目标识别。水池缩比模型实验表明,该方法对于水下目标的识别率达到84.0%。      

声呐目标回波的亮点模型

本文为声呐工程提供一个实用的目标模型．基于大多数声呐系统采用高频限带信号的事实，用传递函数描述目标的回波特性比较适宜．在高频情况下，构成回波的各种成分，如镜反射波、棱角波和各种弹性散射波都可以等效成某个散射中心即亮点的回波．整个目标等效成一组空间分布亮点．本文给出亮点传递函数的普遍形式，它由幅度因子、时延和相位跳变三个参量描述．一个完整的目标模型就是给定这三个参量组、利用本文给出的亮点模型可以实现窄带回波波形的模拟．     

利用深海回声多途结构匹配估计目标深度EI北大核心CSCD

提出一种利用深海目标回声多途亮点簇时延和幅度结构匹配估计目标深度的方法。目标回声结构是双程信道传递函数和目标声散射函数的卷积,在深海近海面或近海底条件下表现出回声亮点簇的特性,且亮点簇时延幅度结构与目标深度相关,可用于估计目标深度。建立了在深度-距离网格上利用非线性规划代价函数对目标深度进行匹配估计的方法。分别对簇间时延偏差和海水声速剖面(SVP)偏差对匹配估计的影响进行了仿真分析。一次南海冬季试验结果显示,在水深1 km、距离5~8 km条件下,水下40 m处的目标回声呈现出3个时延间隔约0.3 s的亮点簇结构,将其用于目标深度匹配估计的误差范围在0~65 m。     

海洋时变声信道的二维Wigner-Ville谱

本文将海洋声传输信道考虑为线性随机时变信道,提出时变信道的二维Wigner-Ville谱并直接用来分析信道由于多途和起伏效应引起的时频衰落和扩展的联合统计特性或信道的时间-频移-频率-延迟的联合分布特性。文章还讨论了信道输出Wigner-Ville谱与输入Wigner-Ville谱和信道二维Wigner-Ville谱的关系,并以几种特殊信道为例作了说明。最后还就信道二维WV谱在检测中的应用进行了讨论,指出用线性调频信号作为检测信号的特点。     

海豚声散射特性的理论建模及实验研究

国内对蛙人和大型海洋哺乳动物声散射特性的研究很少,无法满足现代的防御需要。论文分析了海豚的回波机理,建立了海豚反向散射目标强度的球壳散射模型。采用比较法测得海豚对75kHz的声波反向散射目标强度为-25.8dB。根据实验结果,球壳散射模型对75kHz声波是适用的。     

亚微米DSOI MOSFET非平衡热电耦合模拟

本文利用电子-光学声子-声学声子散射非平衡能量热电耦合模型数值模拟了DSOI MOSFET,得到了器件静电势、电子浓度和温度分布、声子温度等分布,分析了其热电性质。结果表明在栅极靠漏区是器件热电特性变化最为显著,DSOI器件自热效应很小,具有很好的热电特性,在亚微米器件中的确存在非平衡能量状态。