地物表面宽带电磁散射及其与目标宽带复合散射研究

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1、延安大学硕士学位论文地物表面宽带电磁散射及其与目标宽带复合散射研究专业名称：通信与信息系统作者姓名：武剑指导教师：任新成分类号：TN011单位代码：10719学号：13095002密级：论文题目：地物表面宽带电磁散射及其与目标宽带复合散射研究论文作者：武剑指导教师、职称：任新成教授学科、专业名称：通信与信息系统提交论文日期：二〇一六年六月创新性声明本人声明所呈交的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。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不

2、包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得延安大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：地物表面宽带电磁散射及其与目标宽带复合散射研究通信与信息系统专业研究生武剑指导老师任新成教授摘要：地物表面宽带电磁散射及其与目标宽带复合散射特性研究在杂波抑制、丛林透视、无线电引信、目标探测与识别、微波遥感、路面检测、无线通信和表面光学等领域具有重要的理

3、论意义和实用价值。本文介绍了地物表面宽带电磁散射及其与目标宽带复合散射的相关理论及时域有限差分方法（FDTD），系统地研究了脉冲波入射条件下地物表面电磁散射及其与目标的复合散射特性。首先研究了单层介质地物表面的宽带电磁散射特性，其次以实际高速公路路面系统为例，研究了路面的宽带后向电磁散射特性，最后研究了地物表面与三角形、多矩形目标的宽带复合散射问题。主要工作及研究成果如下：1.给出两种脉冲波源形式，引入了J.R.Wang和T.J.Schmugge等人建立的计算土壤介电常数的四成分模型，采用蒙特卡罗（

4、MonteCarlo）方法和分形函数模拟实际的地物表面，运用FDTD方法研究了高斯脉冲波入射时指数谱分布地物表面的宽带前向电磁散射特性、分形地物表面的宽带后向电磁散射特性，得出了前、后向散射系数的频率响应曲线，分析了前、后向散射系数随地物表面粗糙度参量、介电常数、入射角等因素的变化规律。2.引入高速公路路面简化模型，采用指数型粗糙面模拟了实际的分层公路路面，建立了沥青路面电磁散射的FDTD计算模型，运用FDTD方法研究了微分高斯脉冲波入射时沥青混凝土路面、存在病害路面的宽带电磁散射特性，得到了散射频

5、率对后向散射系数的影响规律，分析了后向散射系数随公路路面的粗糙度参量，面层、基层的厚度，介电常数，入射角以及路面病害参数变化的规律。3.采用MonteCarlo模拟实际地物表面，建立地物表面与上方二维三角形介质目标、与部分埋藏多矩形目标复合散射的FDTD计算模型，运用FDTD研究了两种模型在脉冲波入射时的散射特性，得到了散射频率的变化对后向散射系数的影响规律，分析了后向复合散射系数随地物表面粗糙度参量、土壤湿度、目标尺寸、目标距地物表面的距离、倾角以及介电常数等因素变化的规律。关键词：宽带电磁散射；

6、时域有限差分方法；地物地面；目标；散射系数；ITheStudyofWide-bandElectromagneticScatteringfromtheLandSurfaceandWide-bandCompositeScatteringfromtheLandSurfacewithTargetAbstractThestudyofcharacteristicsofwide-bandelectromagnetic(EM)scatteringfromthelandsurfaceandwide-bandcompo

7、sitescatteringfromthelandsurfacewithtargethasanimportantsignificanceandpracticalvalueinanumberofimportantresearchareas,suchascluttersuppression,jungleperspective,radiofuse,targetdetectionandidentification,theremotesensing,pavementdetection,wirelesscomm

8、unication,aswellassurfaceoptics.Inthisthesis,thetheoryofwide-bandEMscatteringfromthelandsurfaceandwide-bandcompositescatteringfromthelandsurfacewithtargetandfinite-differencetime-domain(FDTD)methodareintroduced,EMscatteringfromthelandsu