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第1章 海面几何建模1

1.1 海谱1

1.1.1 功率谱2

1.1.2 角度分布函数7

1.2 双叠加模型9

1.3 线性过滤法14

1.4 非线性海面模型17

1.4.1 二阶Creamer模型18

1.4.2 尖浪模型20

1.5 有限深度水域海面几何建模24

1.5.1 有限水深海谱24

1.5.2 有限深度水域海面建模26

1.6 本章小结30

参考文献30

第2章 海面电磁散射建模32

2.1 优化的复合表面模型32

2.1.1 基本原理33

2.1.2 镜像散射分量计算34

2.1.3 漫散射分量计算37

2.1.4 基于风速和入射电磁波频率的截断波数的确定38

2.1.5 海面斜率联合概率密度分布的非高斯效应41

2.1.6 遮挡效应42

2.1.7 数值计算结果分析44

2.2 角度截断复合表面模型49

2.2.1 镜像区域的确定50

2.2.2 模型推导51

2.2.3 数值计算结果分析54

2.3 半确定性面元模型61

2.3.1 Fuks微扰解的基本公式61

2.3.2 任意倾斜微粗糙小面元的散射62

2.3.3 面元散射模型的建立64

2.3.4 近掠入射区的遮挡修正68

2.3.5 数值计算结果分析71

2.4 毛细波相位修正面元散射模型78

2.4.1 关于简化毛细波的假设78

2.4.2 关于简化毛细波的幅度和方向79

2.4.3 毛细波相位修正的解析形式推导80

2.4.4 简化小面元的散射场与验证82

2.4.5 海面总场模型的建立84

2.4.6 数值计算结果分析88

2.5 迭代基尔霍夫近似模型90

2.5.1 锥形波90

2.5.2 模型推导92

2.5.3 数值计算结果分析95

2.6 小斜率近似模型98

2.6.1 散射振幅和散射系数的表示98

2.6.2 小斜率近似模型在线性与非线性海面电磁散射中的应用104

2.6.3 小斜率近似模型在有限水深海面电磁散射中的应用107

2.7 基于CUDA的SSA快速算法110

2.7.1 基本原理110

2.7.2 计算结果分析115

2.8 海面电磁散射的尺度缩比模型116

2.8.1 缩比理论的基本原理117

2.8.2 海水介电常数缩比条件119

2.8.3 粗糙海面几何缩比条件121

2.8.4 数值验证122

2.9 本章小结125

参考文献126

第3章 海面电磁散射动态特性分析130

3.1 海杂波的模拟130

3.1.1 基于传统方法的海杂波模拟130

3.1.2 基于电磁散射模型的海杂波模拟133

3.2 海杂波概率分布模型137

3.3 基于相位修正的海杂波I/Q双通道特性验证141

3.4 动态海面单站散射回波多普勒谱特性研究146

3.4.1 一维动态线性与非线性海面散射回波多普勒谱计算148

3.4.2 二维动态线性与非线性海面散射回波多普勒谱计算155

3.5 有限深度水域海面回波多普勒谱特性研究158

3.5.1 有限深度水域海面电磁散射的SSA-2建模158

3.5.2 单站散射回波多普勒谱数值结果及分析160

3.6 本章小结165

参考文献166

第4章 海面目标复合电磁散射特性169

4.1 三维电大目标散射的等效边缘电磁流方法170

4.2 GO-PO方法在海面与目标复合散射中的应用176

4.2.1 GO-PO中几何模型的消隐处理176

4.2.2 一次反射、二次反射分析以及感应电磁流的计算177

4.2.3 海面与目标复合散射场的计算179

4.2.4 算例分析180

4.3 目标与海面复合散射的修正多路径模型184

4.3.1 目标与粗糙面耦合散射的传统多路径模型184

4.3.2 修正多路径模型187

4.3.3 算例分析188

4.4 目标与海面复合散射的加权多路径模型191

4.4.1 粗糙海面的镜像反射单元及其斜率分布191

4.4.2 加权多路径模型192

4.4.3 算例分析194

4.5 本章小结196

参考文献196

第5章 动态海面上舰船目标复合电磁散射与多普勒谱分析201

5.1 动态海面的多普勒谱特性分析202

5.1.1 重力波谱与毛细波谱的划分203

5.1.2 时变海面散射模型与多普勒谱计算204

5.1.3 多普勒谱特性分析206

5.2 船舶在波浪上的运动理论与仿真212

5.2.1 船舶六自由度运动的坐标系定义212

5.2.2 六自由度运动方程和切片法求解理论214

5.2.3 幅值响应算子及确定海面上的船舶运动建模方法222

5.2.4 仿真算例224

5.3 二维时变海面及其上运动舰船的雷达回波模拟228

5.3.1 模型参数及仿真流程228

5.3.2 回波仿真算例230

5.4 动态海面及其上运动船体的多普勒特性分析233

5.5 本章小结237

参考文献238

第6章 波浪破碎和船首波复合散射模型241

6.1 碎浪劈结构近似模型241

6.1.1 碎浪的概述241

6.1.2 波浪破碎的判据243

6.1.3 劈结构碎浪的几何模型244

6.2 基于等效边缘电磁流法的劈结构碎浪电磁散射分析246

6.3 掠入射下含碎浪海面的电磁散射及多普勒谱计算249

6.3.1 Kudryavtsev模型250

6.3.2 LGA下含碎浪海面散射建模252

6.3.3 数值计算结果分析253

6.4 运用FLUENT模拟波浪破碎及湍流258

6.4.1 FLUENT模拟不同尺度碎浪的单站散射258

6.4.2 海浪破碎后湍流的单站散射263

6.4.3 螺旋桨产生湍流的单站散射266

6.5 含船首波海面和舰船复合电磁散射建模272

6.5.1 船首波几何建模273

6.5.2 含船首波复合散射分析274

6.6 本章小结278

参考文献279

第7章 海面及其上舰船目标的SAR成像仿真283

7.1 合成孔径雷达成像的基本算法285

7.1.1 天线的基本原理285

7.1.2 合成孔径雷达基本原理287

7.1.3 条带SAR距离多普勒算法291

7.1.4 条带SAR Chirp Scaling算法295

7.1.5 两种算法的利弊300

7.2 海面单站合成孔径雷达成像模拟300

7.2.1 海浪SAR测量模式301

7.2.2 海浪SAR成像的电磁散射模型306

7.2.3 海浪SAR图像仿真结果及分析312

7.3 海面双站合成孔径雷达成像模拟319

7.3.1 Bis-SAR速度聚束理论320

7.3.2 Bis-SAR海面散射模型323

7.3.3 海浪Bis-SAR图像仿真结果328

7.4 海面与舰船目标复合SAR成像模拟335

7.4.1 舰船-海浪单站SAR成像模拟335

7.4.2 舰船-海浪复合模型Bis-SAR成像模拟341

7.5 动态海面合成孔径雷达回波数据的快速算法344

7.5.1 静态分布目标回波模拟方法345

7.5.2 动态海面SAR原始回波的快速模拟350

7.6 本章小结356

参考文献356

缩略词表361