文档介绍：复旦大学
博士学位论文
随机粗糙面与目标复合电磁散射的数值计算方法
姓名:叶红霞
申请学位级别:博士
专业:电路与系统
指导教师:金亚秋
20070106
摘要,蠼庥氪植诿娴随机粗糙表面、电大尺寸复杂目标,以及目标与粗糙面复合模型的散射计算,对雷达制导与截获技术、目标识别与特征提取、浅层地下目标勘探等具有十分重要的研究价值,日趋频繁的工程应用需求对数值模型的求解速度和效率提出了较高要求。本文主要研究随机粗糙面上目标电磁散射的计算方法,提出瓹和等混合算法,在保证计算精度的前提下,大大节省了计算时间,为复杂环境中的目标散射计算提供了快速有效的解决方法。首先研究粗糙面散射的锥形入射波问题。在粗糙面散射的数值模拟中,为消除粗糙面的有限截断产生的边缘效应,往往引入锥形波入射。锥形波的宽度参数痛植诿娴慕囟铣ざ热苯佑跋焓的D獾拇娲⒘亢图扑懔浚约笆到峁有效性。但是,锥形波参数的选择没有一个明确而有效的标准。本文分析锥形波满足的ǘ匠蹋游蟛钭钚〉慕嵌韧频汲隹矶炔问齡与入射角度只的定量关系。结合随机粗糙面的相关特性,以及入射功率的有效截断等条件,提出粗糙面长度三的选择依据。数值结果验证了参数选择的有效性。,使复杂电大尺寸目标的电磁散射分析成为可能。但是,多极子方法中的数值积分计算存在很大的误差,尤其是对节点单元分组较大的情况。本文分析了多极子算法中平面波展开的角谱积分,从采样定理的角度考虑,提出了更合适的数值积分标准,提高了多极子算法的计算精度。接着研究目标与粗糙面复合散射模型的高效建模与数值仿真。基于半空间男灾剩频汲龉赜谀勘旮杏Φ缌骱痛植诿娴牟钪蹈杏Φ缌鞯囊蛔樾的耦合积分方程,相比赜诓畛∩⑸涞氖的P停疚闹苯蛹扑悴钪瞪射场,而无需分别求解有无目标两种数值模型。由于差场散射只包含目标自身的体散射以及目标与粗糙面之间的相互作用,而未计入粗糙面自身的面散射,,并且与入射锥形波的照明宽度无关。本文提出了目标的共轭梯度前后向迭代计算,相结合的快速互耦迭代算法,迭代过程通过更新目标和下垫粗糙面上的激励场来考虑目标与粗糙面之间的相互作用。指出粗糙面对目标的散射贡献主要来自对准目标的镜面方向上的段粗糙面,并据此加速计算。讨论了锥形波的宽度参数约按植诿娴慕囟铣ざ三的取值问题,给出了相应的选择依据。结合瓹方法,将这一方法应,,。多极复旦大学博士学位论文
用于甅状植诤C嫔戏蕉继迥勘甑纳⑸浼扑愫褪到本文进一步将这一算法推广到介质目标和多目标的情况,对多目标的情况提出选择每个目标的镜面方向上一小块粗糙面的散射贡献,以及切割各自合适的粗糙面长度用于迭代计算。提出多目标散射的并行计算方法,对每个目标采用不同的处理器并行处理,目标之间的耦合通过多个处理器之间交换数据实现。最后,针对粗糙面数值求解的存储量和计算量大的问题,提出将解析和数值两种方法有效结合的混合迭代算法,对粗糙面采用基尔霍夫近似琄解析计算,对目标采用矩量法和共轭梯度法数值求解,并数值验证了该混合算法的有效性和收敛性。由于粗糙面的计算只需对目标表面的一次积分,节省了大量的运算量和存储量,为目标与粗糙面的复合散射计算提供了新的可行方案。结合法,数值分析了二维和三维随机粗糙面上不同形状和取向目标的散射特性。本文的研究工作为目标与随机粗糙面的复合建模与数值仿真,以及复杂环境中的目标识别和特征提取提供了一套快速有效的理论和计算方法。关键词:锥形波,快速多极子算法、目标和粗糙面散射,互耦迭代算法、基尔霍夫近似、共轭梯度法果分析。,复旦大学博士学位论文摘要
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作者签名:毖!作者签名:啐红叠日期:为四日幢,论文使用授权声明论文独创性声明过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所傲的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示厂谢意。本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或其它机构已经发表或撰写本人完全了解复旦大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被奇阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。导师签名:
第一章绪论甀研究背景和国内外的研究现状随着雷达技术的飞速发展,空间遥感与对地目标监测在众多领域得到了广泛应用。当电磁波照射物体时,物体正负电子中心的相对位移形成电偶极矩,产生感应电流;物体上所有电偶极矩的辐射场相