文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
FDTD及其并行算法在粗糙面和目标复合电磁散射中的应用
姓名:曾浩
申请学位级别:硕士
专业:无线电物理
指导教师:郭立新
20100101
摘要本文系统地研究了方法及其并行技术在粗糙面与目标复合电磁散射特性计算中的应用。利用方法计算了时谐场和瞬态场下简单目标散射、一维粗糙面散射以及一维粗糙面与简单目标的复合散射;同时利用并行方法计⒒贔椒ǖ幕驹恚晗该枋隽说绱派⑸湮侍庵蠪椒ǖ母件和总场/散射场边界条件设置方式,以及近一远场外推边界,并针对具体的问题给出了相应的数值算例对理论进行了验证。⑾晗该枋隽硕⑷榭鱿率毙吵〗辉冻⊥馔品绞剑肍椒校验,验证了算法的正确性;结合一维及二维粗糙面模拟方法,研究了时谐波入射下一维单纯粗糙面的电磁散射特性,讨论了粗糙面相关长度、均方根高度、相合电磁散射特性,并讨论了目标尺寸以及目标与粗糙面相对位置对散射特性的影⒅氐悴隽怂蔡∏榭鱿陆辉冻⊥馔乒剑扑懔烁咚孤龀迤矫娌ㄈ肷湎二维及三维简单目标的后向雷达散射截面,并将计算结果与文献结果进行了比较和验证;在此基础上研究了微分高斯脉冲平面波入射下一维单纯粗糙面的电磁散关键词:时域有限差分方法电磁散射粗糙面复杂目标并行算并分析了复杂目标散射、二维粗糙面散射以及二维粗糙面与复杂目标复合散射。论文的主要工作如下:种基本技术,包括差分迭代公式、数值稳定性条件和数值色散现象、吸收边界条计算了时谐波入射下二维及三维简单目标的双站雷达散射截面,并对结果进行了对介电常数以及电导率对其散射特性的影响;计算了一维粗糙面与简单目标的复响情况。射特性,以及一维粗糙面与简单目标的瞬态散射特性,分析了位于粗糙面散射计算模型不同位置的时域响应,以及不同入射角度下粗糙面后向与镜向雷达散射特性。⒔樯芰瞬⑿屑际跻约俺S貌⑿衅教ǖ幕局J叮曰贛平台的并行方案中区域分解、数据交换、同步技术的实现方式进行了详细说明,进而利用并行技术研究了复杂目标、二维粗糙面、以及二维粗糙面与复杂目标的复合电磁散射特性,并对并行算法的优越性进行了分析。
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及其并行算法在粗糙面和目标复合电磁散射中的应用./:
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第一章绪论§研究背景及意义自十九世纪麦克斯韦⒌绱懦』痉匠桃岳矗绱挪ɡ砺酆陀τ遥感、雷达探测、目标识别、医学成像等众多领域都具有相当重要的学术价值和所谓杂波,一般指来自于被雷达发射信号照射的物体的散射回波,往往包含被照射物体的几何形状和电磁参数等相关信息,这些信息可以为目标识别和特征特征、土壤含水量、农作物成熟情况、海水介电常数、海面浪高和风向等信息;当雷达用于检测森林、海洋等复杂环境中的坦克、舰船目标时,雷达回波中还包里所指的雷达目标通常分为两大类:一类是随机粗糙目标,如实际地海面、森林、类目标的散射研究形成了目标与环境特性研究的重要科技领域。散射和吸收,会产生衰减、相移、脉冲变形以及衰落等。要从接收到的被干扰的能有效地去除杂波。实际战场环境中军事目标侦察、预警、探测、跟踪、识别、导引和拦截的依据和前提。雷达系统在现代电子战和信息战中发挥的作用越来越重要,但雷达作用的际学术界和国防部门十分关注的领域。杂波造成的干扰一直是雷达探测遇到的一个严重问题,它限制了下视雷达对舰船、飞机、导弹、浮标以及其它与海面同在一个雷达分辨单元的目标的监测能力。基于实际粗糙背景散射特性的研究在雷达系统的设计、雷达信号的处理乇鹗窃谙执叻直胬状和目标检测以及遥感等应用中有重要的地位。针对实际地海背景的复杂性,深入研究电磁波与实际复杂地海背景间的相互作用,充分利用包含在雷达回波中的各种信息,建立准确、合理的杂波模型,有助于采取合适的信号检测方法,改善雷达性