时变海面上运动舰船及其尾迹的电磁散射特性研究

作     者：杨天赐 

作者单位：延安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵晔

授予年度：2024年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：Kelvin尾迹 时变海面 运动舰船 复合散射 

摘      要：复杂海洋环境背景下的电磁散射特性分析在军用和民用领域都有重要的价值,可为海洋微波遥感、海洋中目标检测、海洋和海洋环境中目标的合成孔径雷达成像提供理论依据。本文主要研究在海洋环境下包括单纯海面、含有舰船尾迹的海面以及海面与其上方舰船目标的复合散射问题,基于线性海浪建立起了大面积海面的电磁散射模型,并对其时变多普勒特性进行了数值模拟。本文的主要内容有: 1.采用线性滤波法结合Elfouhaily海谱与Longuet-Higgins方向函数生成时变海面,将时变海面的几何模型与Kelvin尾迹的几何时变模型进行叠加,建立了时变Kelvin尾迹扰动海面的电磁散射模型。之后基于微扰法和基尔霍夫近似方法,研究了海面电磁散射的面元散射模型。并利用海面的面元散射模型分别研究了单纯海面、舰船尾迹扰动海面的静态电磁散射特性和单纯海面、时变舰船尾迹扰动海面的时变多普勒特性。 2.建立了海面与舰船目标的复合电磁散射模型,介绍了由于计算目标电磁散射和目标与海面之间耦合散射的物理光学与几何光学的混合方法,并结合面元散射模型,物理光学法和几何光学法,对不同条件下海面与舰船目标的复合电磁散射特性进行了计算分析,在此基础之上,分析了在不同入射角、风速、船速、舰船航行方向、极化条件下,粗糙海面与舰船目标及舰船尾迹组成的复合场景的电磁散射特性。 3.建立了运动舰船的六自由度运动预测模型,根据该预测模型模拟了不同船速下舰船的六自由度运动特性,之后建立了时变海面与运动舰船的电磁散射模型。用海面的面元散射模型计算来自海面的散射回波,用物理光学法与几何光学法计算来自运动舰船和运动舰船与时变海面之间的耦合散射回波,研究了时变海面上运动舰船的时变多普勒特性。