粗糙面上目标复合电磁散射的无网格法分析

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1、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；也不包含为获得西安电子科技大学或其他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说明并表示了谢意。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：)丑羞固．关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证

2、毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文全部或部分内容，可以允许采用影印，缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)本人签名：导师签名：日期：丕!竺2：!：兰兰第一章绪论帚一早珀下匕§1．1研究背景及意义目标与粗糙面的电磁散射的特性的研究，一直是一项较为复杂且具有实际应用价值的课题。随机粗糙面的电磁散射理论和实验研究近年来取得了一系列重要的进展，引起了越来越多的学者的重视。对粗糙面电磁散射问题的研究主要集中在微波遥感和雷达目标探测领域【l训。粗

3、糙面的散射理论包括表面散射和体散射，它利用遥远目标对电磁波的反射、散射和吸收等取得数据以识别目标形态和特征，已迅速发展成为一个监测地球大气和行星表面的重要工具，在陆地、海洋以及大气等诸领域均有广泛用途。在军事上，各种精密制导武器往往采用低空或超低空飞行，而各种地形、地物和海浪杂波的干扰大大增强，为使导弹的导引头能抵抗各种随机干扰，准确地识别目标并击中目标，这就必须对海面、地面的各种目标与环境特性作详细的研究，这样才能为实验室仿真实验提供依据。在陆地和海洋等遥感中，雷达波照射到地、’海表面后所产生的散射回波中包含了地、海表面的有关信息，如土壤的含水量、农作物的

4、成熟情况、海水的介电常数和浪高等。在回波中包含了目标的信息，人们可以据此检测和识别目标。但是，与此同时雷达波也照射到了地、海背景，来自地、海背景的散射回波也进入了雷达的接收系统。在这种情况下，来自地、海表面的雷达回波是人们所不希望的，称之为雷达杂波。要有效地在地、海背景下检测目标，就要首先掌握地、海杂波的各种特征，以便消除或减小杂波的影响。在卫星通信和移动通信中，无线电波通过随处可见的粗糙面、地海环境时，由于地物等散射体对信号的散射和吸收，信号会产生衰减、相移、脉冲变形以及衰落等，要想从接收到的被干扰信号中提取有用信号，就必须了解电磁波在粗糙面背景中的传播和

5、散射规律is-9】，从而有效去除杂波。由此可见，不论是利用雷达遥感地、海表面还是利用雷达在地、海环境下检测和识别目标，都必须研究电磁波与地、海表面的相互作用，研究地、海表面的电磁散射。传统的网格数值计算的技术核心、编程和使用难点都在于网格的生成和优化它需要大量的人工干预、耗费大量计算时间，它降低了使用的方便性和效率，增加了推广应用的难度；因此，基于上述原因人们开始寻求一种新的数值方法一无网格法(MeshfreeMethod简称MFM)。本文所研究的无网格法，是以波动方程的基本解为基础的，该方法只需要在适当区域的离散点处布置辅助源作为散射场的辐射中心，在物体辅

6、助表面进行布置辅助源，散射场用基本解的线性组合来近似表示，通过配点后，利用边界条件得到相应的代数方程组，求解该方程组后可求出未知的展开系数，继而可以求出2粗糙面上目标复合电磁散射的无网格法研究要求解的场值，这种无网格法是一种纯无网格法，建模与计算过程非常简单，不需要积分运算和奇异点的处理。将无网格方法运用到随机粗糙面的电磁散射，为电磁场计算方法的研究提供了新的课题和机会。§1．2国内外研究动态对粗糙面电磁散射以及粗糙面和目标的复合电磁散射的研究具有很大的复杂性且具有实际的应用价值。目前国内外有关粗糙面散射的理论近年来有较大的发展。对粗糙面散射而言，从1963

7、年Beckmann就利用Kirchhoff近似研究了周期行随机粗糙面的标量波散射。紧接着Ftmg[101、Isnimaru等人进一步发展了粗糙面散射理论，采用了一些新的数值计算方法并将此应用于诸如地海模型的成像。对于粗糙面与目标的复合散射研究而言，在较早的几十年里，人们习惯将目标和粗糙面的电磁散射问题孤立进行研究。近些年来，鉴于目标与粗糙面的复合散射的重要性，相关问题的研究逐渐引起了国内外学者的极大兴趣。国外，J．T．Johrlson利用“四路径’’模型计算了无限大介质平板上方的介质目标的散射【11】；T．Chui等人计算了微粗糙面上的树木植被的电磁散射【1

8、2】；M．R．Pino等人应用广义前后向迭代法研究了