目标与环境电磁散射特性建模 理论、方法与实现 应用篇2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第1章 目标与环境几何构形的建模1

1.1典型目标体的几何造型2

1.1.1曲面的基本知识2

1.1.2典型的二次曲面体的生成3

1.1.3其他典型曲面体的生成4

1.2一般曲面的造型方法6

1.2.1三次B样条曲面6

1.2.2NURBS曲面7

1.2.3参数化几何造型方法8

1.2.4图形的变换和显示方法8

1.2.5遮挡与消隐10

1.2.6目前常用的三维几何造型软件12

1.3特殊目标的几何建模16

1.3.1飞行器外形的几何造型16

1.3.2舰艇外形的几何造型19

1.3.3坦克外形的几何造型20

1.4重建三维目标体外形的方法22

1.4.1已知几何数据和图纸资料的目标体几何造型方法22

1.4.2由三面图重建目标体的三维构形的方法22

1.4.3由图片重建目标体三维构形的方法23

1.5目标背景环境的几何造型27

1.5.1常见的背景环境的几何造型方法27

1.5.2沙土地面环境构形的生成29

1.5.3海面环境构形的生成30

1.5.4其他背景环境的生成31

1.6用于雷达目标特性分析的几何网格要求32

1.6.1目标体表面的法矢分布计算32

1.6.2网格大小的要求32

1.6.3网格三角化33

1.6.4Coons曲面方法的网格加密重建与“曲面像素”生成33

参考文献35

第2章 矩量法及其实现36

2.1基本原理36

2.1.1矩量法的基本原理36

2.1.2积分方程38

2.1.3矩阵方程的求解41

2.2基函数和检验函数的选取42

2.2.1脉冲基函数43

2.2.2基于三角面元的RWG基函数43

2.2.3检验函数的选取44

2.3应用于三维导体目标的电磁散射44

2.3.1基于脉冲基的磁场积分方程的矩量法45

2.3.2基于RWG基函数的矩量法47

2.4应用于三维介质目标的电磁散射51

2.4.1基于RWG基函数的均匀介质目标的矩量法51

2.4.2基于脉冲基的非均匀介质目标的矩量法53

2.5应用于波导缝隙天线阵的电磁散射56

2.5.1基本原理56

2.5.2P-FFT快速算法在矩量法中的应用59

2.5.3数值结果和分析61

2.5.4结论65

2.6程序实现65

2.6.1求解导体目标电场积分方程的RWG基函数的矩量法程序65

2.6.2求解非均匀介质目标的体积积分矩量法程序81

参考文献87

第3章 旋转对称矩量法及其实现89

3.1旋转对称矩量法的原理89

3.1.1入射波的分解89

3.1.2面积分方程92

3.1.3矩量解93

3.2若干关键问题110

3.2.1奇异值的处理110

3.2.2如何确定入射平面波分解成柱面波的个数115

3.2.3BoRMoM的加速118

3.2.4宽频信息的获取120

3.2.5几何建模及剖分121

3.3软件编制121

3.4计算实例122

参考文献125

第4章 多层快速多极子方法及其实现127

4.1编程原理与方法简介127

4.2程序结构与流程127

4.3输入／输出数据文件：格式、结构与定义129

4.4几何建模方法和应用软件平台129

4.5电磁建模中的结构性模块和选择性模块131

4.6验模结果134

4.7典型算例135

4.8程序特点和适用范围136

4.9程序的扩展及应用137

第5章 合元极技术及其实现140

5.1合元极技术发展简述140

5.2合元极的通用数学表述141

5.3合元极算法143

5.3.1常规算法（CA）143

5.3.2分解算法（DA）143

5.3.3预处理算法（ABC-PA）144

5.4对称合元极和非对称合元极之比较144

5.5合元极各种算法的数值性能145

5.5.1算法的精确性145

5.5.2迭代收敛速度146

5.5.3数值色散误差147

5.6中算软件148

5.6.1中算的使用范围149

5.6.2中算的功能149

5.6.3输入／输出数据文件：格式、结构与定义149

5.7算例150

5.7.1金属目标150

5.7.2涂层目标155

5.7.3复合材料圆柱体155

参考文献158

第6章 FDTD方法及其实现160

6.1FDTD计算区域的划分161

6.1.1总场区和散射场区161

6.1.2截断边界处PML的设置161

6.1.3外推数据存储边界162

6.2FDTD激励波源：时谐场和瞬变场情况162

6.2.1时谐场源振幅和相位的提取：相位滞后法162

6.2.2脉冲波源及其频谱163

6.3激励源的加入：电偶极子165

6.4激励源的加入：平面波源166

6.4.1波源加入的等效原理166

6.4.2总场边界处的FDTD形式166

6.5散射目标的几何建模169

6.5.1简单物体：立方体、球、橄榄体170

6.5.2复杂目标170

6.6FDTD计算流程及程序调试171

6.6.1计算流程图171

6.6.2FDTD程序调试途径172

6.7三维瞬态场FDTD算例173

6.7.1介质球173

6.7.2金属球173

6.8二维时谐场FDTD算例和程序174

6.8.1金属方柱174

6.8.2FDTD时谐场计算程序175

参考文献178

第7章 部件合成法及其实现179

7.1简单形体目标的RCS179

7.1.1球与椭球179

7.1.2柱体180

7.1.3平板180

7.1.4腔体181

7.1.5卵形体181

7.1.6二面角182

7.2复杂形体目标部件的RCS182

7.3复杂形体目标RCS部件合成法分析举例183

7.3.1“堪培拉”轻型轰炸机184

7.3.2雷达参数184

7.3.3简单形体模拟184

7.3.4RCS计算186

7.3.5平均值、最大值和均方值187

7.3.6计算与实测的比较188

参考文献188

第8章 面元法及其实现189

8.1目标CAD造型及网格生成189

8.2目标表面的像素生成190

8.2.1完全保持原目标板块特征的“板块像素”190

8.2.2由“板块面元”对像素作法矢插值的像素生成191

8.2.3曲面像素191

8.3遮挡和消隐处理192

8.4像素面元法RCS计算公式推导193

8.4.1理想导体表面的散射193

8.4.2劈边缘绕射194

8.5不同像素生成方法对RCS计算结果的影响195

8.5.1不同网格划分对RCS的影响195

8.5.2不同频率对RCS的影响196

8.6像素面元法的改进196

8.7像素面元法电磁遮挡处理197

8.8像素面元法RCS分析算例198

8.8.1典型体目标RCS分析算例198

8.8.2复杂形体目标RCS分析算例200

参考文献201

第9章 图形计算电磁学及其实现202

9.1复杂目标的可视化图形电磁学计算203

9.1.1目标的法矢图像203

9.1.2可视化图形电磁学207

9.1.3复杂目标的可视化图形电磁学计算框图211

9.2满屏幕GRECO212

9.2.1拉伸投影面元像素的散射贡献计算式212

9.2.2拉伸投影棱边像素的散射贡献计算式214

9.3分区显示算法215

9.3.1误差分析215

9.3.2算法描述217

9.3.3提高计算速度的像素批处理方法218

9.4GRECO计算实例218

9.4.1球218

9.4.2平板221

9.4.3立方体222

9.4.4导弹模型222

9.4.5涂覆物体223

9.5复杂目标距离剖面的可视化计算模型224

9.5.1概述224

9.5.2一维高分辨雷达散射特性225

9.5.3高分辨雷达目标特性的可视化模型226

9.5.4计算框图227

第10章 地海杂波环境中目标双站电磁散射的复合建模与数值仿真229

10.1下视雷达对海面与船目标电磁散射数值仿真GFBM／SAA方法229

10.1.1引言229

10.1.2广义的前后向迭代与谱加速（GFBM／SAA）方法230

10.1.3双站散射系数的计算235

10.1.4数值结果236

10.1.5程序算例说明238

10.1.6结论241

10.2风驱海面中船与低飞目标电磁散射数值仿真FEM／CPML／DDM／TLQSA方法241

10.2.1引言241

10.2.2粗糙海面低空目标双站散射的FEM／CPML方法242

10.2.3数值结果244

10.2.4大范围海面上舰船与低空目标复合模型的DDM方法247

10.2.5数值结果250

10.2.6动态海面上低飞目标DP频谱FEM／DDM／TLQSA方法252

10.2.7数值结果254

10.2.8程序和算例说明258

10.2.9结论262

10.3半主动制导中海面上运动目标和人造箔条云干扰的DP频移仿真263

10.3.1引言263

10.3.2双尺度粗糙海面双站散射系数264

10.3.3人造箔条云双站散射计算266

10.3.4数值结果272

10.3.5程序算例说明274

10.3.6结论277

参考文献277

第11章 雷达目标的强散射源建模及其实现278

11.1雷达目标强散射点的提取与分析278

11.1.1雷达目标强散射点提取方法综述279

11.1.2用矩阵束方法和GTD参数模型分析雷达目标强散射点281

11.1.3用遗传算法对雷达目标强散射点进行有效的分析283

11.2基于强散射点分布的RCS数据压缩286

11.2.1RCS数据压缩算法287

11.2.2TDFT算法在电大尺寸复杂目标RCS数据压缩中的应用288

11.2.3基于分数阶傅里叶变换的近场RCS数据压缩292

11.3基于强散射点分布的RCS内插和外推295

11.3.1RCS频率外推295

11.3.2RCS频率和角度的双内插299

11.4雷达目标强散射点建模实验系统303

11.4.1系统的组成与工作原理303

11.4.2二维超分辨成像算法304

11.4.3实验结果及系统性能306

11.5雷达目标强散射点建模在目标识别中的应用实例307

11.5.1基于多站宽带雷达的目标识别技术308

11.5.2基于强散射点分布和多普勒包络的雷达目标识别309

11.5.3不同目标识别方案调频非线性影响的比较性研究314

11.5.4从目标识别的角度定性研究目标建模316

参考文献318

第12章 干扰云团电磁散射特性与蒙特卡罗法的实现323

12.1离散随机介质中波传播与散射的蒙特卡罗法323

12.1.1光子输运过程模拟的跟踪325

12.1.2方法比较与结果讨论327

12.2箔条云团的电磁散射特性328

12.2.1单箔条双站散射特性分析328

12.2.2散射矩阵329

12.2.3观察坐标系的散射场与Mueller矩阵329

12.2.4箔条云团的RCS332

12.3箔条云团双站散射的蒙特卡罗法334

12.3.1箔条云团的物理模型334

12.3.2矢量辐射输运理论334

12.3.3蒙特卡罗法335

12.3.4箔条云团双站散射的数值模拟336

12.4箔条云团的多普勒效应340

12.4.1随机介质的多普勒理论340

12.4.2随机运动粒子集团多普勒频移341

12.4.3随机运动粒子集团的回波展宽342

12.4.4箔条云团的多普勒现象分析342

12.5无源干扰箔条云反射信号的计算与仿真343

12.5.1综述343

12.5.2箔条云团的反射特性344

12.5.3箔条云团反射信号计算的算法350

12.5.4小结356

参考文献356

第13章 多体散射的传输矩阵法和偶极子近似方法358

13.1传输矩阵方法的概述358

13.1.1传输矩阵的定义358

13.1.2波函数理论358

13.1.3入射波的矢量波函数分解359

13.2单目标传输矩阵的计算360

13.3任意取向目标的传输矩阵366

13.3.1欧拉角366

13.3.2旋转后目标的传输矩阵366

13.3.3波函数旋转定理367

13.4多目标的广义递推传输矩阵算法368

13.4.1波函数加法定理368

13.4.2两体散射问题370

13.4.3广义递推集合传输矩阵算法371

13.5数值算例373

13.6离散偶极子近似方法375

13.6.1离散偶极子近似方法原理375

13.6.2电磁散射体积分方程376

13.6.3离散偶极子近似方法的极化率377

13.6.4离散偶极子近似方法中目标散射体的散射系数381

13.6.5用离散偶极子近似方法研究回转体的散射特性382

13.7离散偶极子近似方法的数值算例383

参考文献386