典型复合目标电磁散射特性分析

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目标与地表环境复合电磁散射特性研究的开题报告

目标与地表环境复合电磁散射特性研究的开题报告一、研究背景随着雷达技术的不断发展，雷达成为了一种重要的探测手段。

雷达技术在军事、民用、科研等方面有着广泛的应用。

在雷达成像中，电磁波与目标交互后，反射、散射等现象发生，这些现象对于雷达成像精度有着极大的影响。

因此，对于目标与地表环境复合电磁散射特性进行研究具有重要的科学价值和实用意义。

二、研究目的本研究旨在深入探究目标与地表环境复合电磁散射特性，分析其影响因素，提高雷达成像精度，为雷达技术的应用提供支持。

三、研究内容1.分析目标与地表环境复合电磁散射的物理机理和影响因素。

2.建立目标与地表环境复合电磁散射模型，进行仿真实验。

3.研究雷达成像中的滤波技术，提高雷达成像精度。

4.进行实验验证，对比不同因素对雷达成像精度的影响。

四、研究方法1.文献资料法：通过查阅相关文献，了解目标与地表环境复合电磁散射的物理机理和影响因素等关键信息。

2.数值模拟法：建立目标与地表环境复合电磁散射模型，进行仿真实验，分析不同因素对雷达成像精度的影响。

3.实验方法：通过实验验证，对比不同因素对雷达成像精度的影响。

同时，结合实验结果，对雷达成像精度的提高方法进行研究。

五、预期成果1.深入探究了目标与地表环境复合电磁散射的物理机理和影响因素。

2.建立了目标与地表环境复合电磁散射模型，进行了仿真实验，分析了不同因素对雷达成像精度的影响。

3.对雷达成像中的滤波技术进行了研究，提高了雷达成像精度。

4.研究结果为雷达技术在成像中的应用提供了支持。

六、研究进度安排阶段一：查阅文献，整理相关理论知识；阶段二：建立目标与地表环境复合电磁散射模型，进行仿真实验；阶段三：研究雷达成像中的滤波技术，提高雷达成像精度；阶段四：进行实验验证，对比不同因素对雷达成像精度的影响；阶段五：整理研究数据，撰写研究报告。

七、研究意义该研究将从理论和实践两个方面对目标与地表环境复合电磁散射的特性进行深入探究，对于提高雷达成像精度有着重要的意义。

分析电磁波在介质中的吸收和散射特性

分析电磁波在介质中的吸收和散射特性电磁波在介质中的吸收和散射特性是一个重要的研究领域，它在无线通信、光学、材料科学等众多领域具有重要应用。

本论文旨在探讨电磁波在介质中的吸收和散射特性，分析其影响因素和应用。

引言：电磁波是由电场和磁场相互耦合形成的波动现象，在空气等真空环境下传播的速度是常数，而在介质中传播速度会发生改变，并且会发生吸收和散射现象。

电磁波在介质中的吸收和散射特性对于电磁波在介质中的传播和应用具有重要影响，因此对其进行深入研究具有重要意义。

一、电磁波在介质中的吸收特性分析：1. 介质中的吸收机制：介质中的吸收机制主要包括电子吸收、振动吸收和转动吸收。

其中，电子吸收是指电磁波的电场对介质中的自由电子进行作用，当电子受到电场作用而产生位移时会导致电子能级的变化，从而发生能量的吸收现象。

振动吸收和转动吸收则是介质中分子或原子发生振动或转动运动时吸收电磁波能量的现象。

2. 介质的吸收特性：介质的吸收特性主要由介电常数和磁导率来描述。

介电常数是介质对电场的响应能力，其实质上是描述了介质中电荷的运动能力；磁导率则是介质对磁场的响应能力，其实质上是描述了介质中磁性物质的特性。

介质的吸收特性与其介电常数和磁导率的实部和虚部有关，实部描述了介质中电磁波的传播速度，虚部描述了介质中电磁波能量的损耗程度。

3. 影响电磁波吸收的因素：电磁波在介质中的吸收强度受到多种因素的影响，例如波长、频率、介质的材料和结构等。

波长和频率与介质分子或原子的振动和转动特性相关，而材料和结构的形态则可以通过调节介质的吸收特性来控制电磁波的吸收强度。

二、电磁波在介质中的散射特性分析：1. 介质中的散射机制：介质中的散射主要由散射体对电磁波的相互作用引起。

散射体可以是介质中的微观颗粒（如气溶胶、尘埃等）或表面粗糙度等，当电磁波通过介质时会与这些散射体发生作用而改变传播方向和能量分布。

2. 介质的散射特性：介质的散射特性主要由散射截面和散射角度分布来描述。

空间飞行器目标电磁散射特性分析

上
２６
海航
天
ＡＥＲ０ＳＰＡＣＥ
ＳＨＡＮＧＨＡＩ
２１００年第１期
文章编号：０６１３（ＯＯＯ — ０６０１０ — ６Ｏ２１）１０２ —５
空间飞行器目标电磁散射特性分析
步红梅王晓冰梁子长，，
（．ＳｈｏｆＥｅｔｏｉ，ＩｆｒｔｎａｄＥｌｃｒａｎｉｅｒｎ１ｃｏｌｌｃｒｎｃｎｏｍａｉｎｅｔｉｌＥｇｎｅｉｇ，ＳａｇａＪａｎｉｅｓｔｏｏｃｈｎｈｉｉｏＴｏｇＵｎｖｒｉｙ，
Ｓａｇａ０２０ｈｎｈｉ２０４，Ｃｉａ．ＴｈｈｎｈｉｄｏＥｑｉｍｅｔＩｓｉｕｅｈｎｈｉ０００，Ｃｈｎ）ｈｎ；２ｅＳａｇａＲａｉｕｐｎｎｔｔ，Ｓａｇａ０９ｔ２ｉａ
果与矩量法（Ｍ）暗室测试结果吻合，证了算法的正确性，给出了该空间飞行器雷达散射截面积（Ｃ）Ｍ０及验并ＲＳ的
统计结果、闪烁在近距离的变化，角以及模拟运动过程中散射特性随时间的变化。结果表明：空间飞行器点频后该
中图分类号：ＮＯ１Ｔ１
文献标示码：Ａ
ＡｎｌｓｓｏｅｔｉａｎｔｃＳａｔｒｎａａｔｒｓｉｆＳｃｃａｔａｙｉｎＥｌｃｒｍｇｅｉｃｔｅｉｇＣｈｒｃｅｉｔｃｏｐａｅｒｆ

海面与其上方二维目标的复合电磁散射

法的混合算法既提高了高频近似算法的准确性，又在一定程度上克服了数值算法的耗时性．笔者基于以往工
收稿日期：２００７０１０９基金项目：国家自然科学基金资助（）；国家部委科技预研基金资助６０５７１０５８作者简介：王蕊（），女，西安电子科技大学博士研究生．１９８１
１］目前国内外对有关粗糙面及其上方目标复合电磁散射问题的研究方法包括：小波矩量法［、四通量理论、基［］２，３］４］于矩量法［的快速迭代法（）、多极子方法、有限元法［、ＭＯＭＩＦＤＴＤ５等数值算法及几何绕射理论和物理］６，７］８，９光学近似［等近似方法．在此基础上笔者给出了粗糙面复合散射的混合方法［，其中高频算法与数值算
２００７年１２月第３４卷第６期
西安电子科技大学学报（自然科学版）犑犗犝犚犖犃犔犗犉犡犐犇犐犃犖犝犖犐犞犈犚犛犐犜犢
Ｄｅｃ．２００７ｏ．６Ｖｏｌ．３４Ｎ
海面与其上方二维目标的复合电磁散射
王蕊，郭立新，王运华
自然科学版）４卷西安电子科技大学学报（第３９６０
犑（狓）＝犑犻＋
狓，狓 ′）犑（狓 ′）ｄ狓 ′ ， ∫犘（
犛
（）２
］１２其中犑与入射场有关［，而犑（ｉｒｃｈｈｏｆｆ电流，狓）为待求表面极化Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ电流，犛代表粗糙面的表犻称为Ｋ
犻
１１－－将犔并同时乘以［［得到犝犑移到等号右端，犐－犝］犐－犔］１１１１－－－－［［（）犑＝［犐－犝］犐－犔］犑犐－犝］犐－犔］犔犝犑．８犻＋［以上矩阵均为犖 × 犖矩阵，中等号右边的第一项定义为Ｂ犖为粗糙面的采样点数．Ｋａ８）ｏｒｎ项ｐｐ将式（［］１１（，即Ｂｏｒｎ电流）１１－－［（）犑犐－犝］犐－犔］犑９犅＝［犻．

粗糙面及其与目标复合电磁散射中的相关问题研究

粗糙面及其与目标复合电磁散射中的相关问题研究粗糙面及其与目标复合电磁散射中的相关问题研究摘要：复合目标的电磁散射问题是雷达成像与目标探测中的重要研究内容之一。

粗糙面和目标的结合在散射过程中引入了更为复杂的问题，对于理解散射机理和优化雷达系统具有重要意义。

本文通过分析电磁波在粗糙面和目标之间相互传播的散射过程，总结了粗糙面与目标复合电磁散射的常见问题，并介绍了相关研究的进展。

1. 引言电磁波在物体表面的散射过程是雷达系统中的关键问题之一。

随着雷达技术的发展，复合目标的散射问题日益受到重视。

在实际应用中，常常遇到粗糙面和目标同时存在的情况，如目标位置离地面较近或者目标表面本身具有粗糙度。

研究粗糙面与目标复合电磁散射问题有助于提高雷达成像与目标探测的准确性和有效性。

2. 粗糙面的电磁散射模型在分析粗糙面与目标复合电磁散射问题之前，首先需要了解粗糙面的电磁散射模型。

粗糙面散射问题的传统模型主要有光滑面散射模型、小波模型和纹理模型等。

这些模型基于不同的假设和数学方法，描述了粗糙面电磁散射的不同特性。

3. 目标复合电磁散射问题的基本原理当粗糙面与目标同时存在时，电磁波在两者之间传播和相互作用的散射过程变得复杂。

粗糙面散射问题和目标散射问题在理论上是可以分开研究的，但实际上两者之间存在相互影响。

本节主要介绍粗糙面与目标复合电磁散射问题的基本原理，包括散射波的传播、散射系数的计算和散射场的特性等。

4. 粗糙面与目标复合电磁散射的数值模拟数值模拟是研究粗糙面与目标复合电磁散射问题的重要手段。

本节介绍了常用的数值模拟方法，如时域积分方程方法（TIE）、快速多极子方法（FMM）等，并结合实例说明了这些方法在粗糙面与目标复合电磁散射问题中的应用。

5. 粗糙面与目标复合电磁散射的实验研究除了数值模拟方法，实验研究是验证理论模型和算法的重要手段。

本节介绍了粗糙面与目标复合电磁散射的实验研究方法，包括散射实验装置的设计、数据采集和分析方法等，并列举了一些相关的实验结果。

电磁波的散射与传播特性分析

电磁波的散射与传播特性分析电磁波是一种电场和磁场相互作用而产生的波动现象。

它具有很广泛的应用，如通信、雷达、无线电等。

在电磁波传播过程中，散射是一个重要的现象，它对电磁波的传播特性产生着显著影响。

散射是指电磁波在遇到物体表面或媒介边界时，由于物体的尺寸远小于波长，波长的数量级比物体要大得多，形成的散射现象。

根据散射物体大小与波长的比值，可以将散射分为几种类型。

当物体的尺寸远大于波长时，称为几何光学散射。

这种散射的特点是物体表面光滑，波长相对很小，电磁波的传播路径基本上符合直线传播的规律。

我们可以用光学几何理论来分析和描述几何光学散射。

几何光学散射常见的现象有光的反射和折射。

例如，当光线射到镜子上时，会发生反射；当光线从空气射入水中时，会发生折射。

当物体的尺寸与波长相当或稍大时，称为细长物体散射或多普勒散射。

这种散射的特点是物体表面有不规则或不均匀的纹理，波长相对较大，波传播时会发生折射、反射、透射等现象。

我们需要利用电磁波的细化理论、多普勒效应等来研究和解释细长物体散射现象。

细长物体散射在雷达应用中很常见，如飞机、船舶等的探测与追踪。

当物体的尺寸远小于波长时，称为细微结构散射。

这种散射的特点是物体表面存在微小的凹凸或不规则结构，波长相对非常大，电磁波的散射路径会发生非常复杂的变化，不能用几何光学和细化理论来描述。

我们需要借助计算机模拟、数值计算等方法来研究和解释细微结构散射现象。

细微结构散射在微波、毫米波领域具有重要应用价值，如雷达反射面的设计、天线结构的优化等。

电磁波在散射过程中还会产生其他现象，如散射衰减、散射相位等。

散射衰减是指在散射过程中，电磁波由于与物体或媒介发生相互作用而损失能量。

这种能量损失会引起电磁波的幅度衰减，导致信号强度降低。

散射相位是指在散射过程中，电磁波的相位发生变化。

这种相位变化会改变电磁波的传播速度和传播方向。

散射相位现象在光学中常常被用于干涉、衍射等研究。

除散射外，电磁波还可以通过传播介质传输。

导体球目标电磁复合散射研究

１一对导体球之间的电磁相互作用
１１时谐电磁源的镜像关系．在时谐电磁场中，空间任意点的电场可表示为
１
．
ｑｅｂｏ￣４
．
ｉ “ Ｔ
！！
４ｒ７８￣
：Ｃ
４７８ｒ￣
上式两端对时间求一阶微商可得
ｇ＝一
般镜像关系．出相距一定距离时两球坐标系的三角函数之间的一般关系以及单位矢量之间给的一般变换关系：出目标二次散射场的表达式，出计电磁相互作用时的目标复合散射场、得导复
一
合散射截面；果表明：目标间距较小时，须考虑目标之间的电磁耦合。目标间距较大时，结当必当
ｊｊ￣－ｋ，
．
标与环境之间总存在电磁相互作用；因此，到目标得的复合散射特性具有理论意义。而且在研究复杂电对理想导体而言．从不平衡到平衡状态驰豫时间约磁环境中电磁波的传播与目标散射等领域具有工
关键词：射截面：电磁像法；电磁相互作用散・
中图分类号：４１０５
文献标识码：Ａ
文章编号：６２２１（０８０ — ０３０１７ — ９４２０）４０１ — ５
目标的散射截面是描述目标电磁散射特性的一产生，三项分别对应电流产生的电场、电荷产生的电个十分重要的参量．是雷达目标探测等领域中最重场与磁流产生的电场；因此，研究时谐电磁场的镜像要最为基本的参数．受到国内外学者及工程技术人关系，必须研究时谐电流源、电荷源和磁流源的镜像

粗糙面及其与目标复合电磁散射的FDTD方法研究

粗糙面及其与目标复合电磁散射的FDTD方法研究粗糙面及其与目标复合电磁散射的FDTD方法研究一、引言目标探测和识别是无线电信号处理中的重要课题之一。

而粗糙面对于电磁波的散射起着重要作用。

本文主要利用时域有限差分法（FDTD）研究了粗糙面与目标复合电磁散射的关系。

二、粗糙面的特性1. 表面粗糙度的形成机理表面粗糙度是由于材料表面存在微观的不规则结构引起的。

这些不规则结构可能是由于杂质、残留物或加工工艺不当等引起的。

粗糙面的尺寸通常与入射波的波长相比较大，因此在电磁波的散射过程中会产生较强的散射。

2. 粗糙面的散射特性粗糙面对电磁波的散射主要包括反射、折射和散射。

其中，散射是最主要的一种形式。

粗糙面的散射特性主要受到材料的物理性质和入射波的频率、角度等参数的影响。

粗糙面的散射较强，因此在无线电通信和雷达系统中必须考虑其散射效应。

三、FDTD方法在电磁散射问题中的应用时域有限差分法（FDTD）是求解时域电磁场分布的一种常用数值方法。

它通过将空间和时间进行网格离散，将麦克斯韦方程组转化为有限差分形式，并进行时步推进求解，从而得到电磁场在时域上的分布。

FDTD方法具有简单、直观、通用的特点，近年来在电磁散射问题的研究中得到广泛应用。

四、FDTD方法研究粗糙面与目标复合电磁散射的过程1. 粗糙面与目标的模型建立首先，需要建立粗糙面和目标的模型，包括其几何形状和物理特性等。

可以利用适当的数学方法和模型来描述粗糙面和目标的形态和特性。

2. FDTD方法求解在建立好模型后，利用FDTD方法对粗糙面与目标复合电磁散射的问题进行数值求解。

首先，在粗糙面上施加适当的边界条件和激励源，然后进行时步推进求解。

通过计算得到的电场和磁场分布，可以得到散射场的分布情况。

3. 散射场的分析与结果利用FDTD方法求解后，可以对散射场的分布进行分析。

可以通过分析散射场的大小、分布、相位等特性，来了解粗糙面与目标之间相互作用的情况。

五、研究进展和应用前景通过上述的研究方法，可以深入了解粗糙面与目标复合散射的特性和相互作用。

平板目标与二维粗糙介质分形海面复合电磁散射近场特性研究

［收稿日期］２００６—０ —１６５［基金项目］国家自然科学基金资助项目（０００７；武汉市青年科技晨光计划资助项目（０５０３５—２。６３１０）２０５００９３）［作者简介］林华（９７）１６一，男，１８９７年大学毕业，讲师，硕士生，现主要从事电磁散射向量计算和嵌入式设计方面的教学与研究工作。
夏应清（华中师范大学物理科学与技术学院，武汉４０７）湖北３９０
［摘要］采用二维连续带限分形函数模拟粗糙海面，研究了与其上方金属平板的近场复合电磁散射，将目
标分化为微小面元．依据远场条件．运用Ｋｉｈｏｆ似法导出了复合散射的计算公式．并给出了数值计ｒｈｆ近ｃ算结果，进一步将其推至远场．并同远场计算结果进行比较｝讨论了复合散射截面随入射角、入射频率
维普资讯
长江大学学报（自科版）
２０年９０６月
兀来说，近场区域范围非常小，个目标近区范围内的一些点，会处在小面兀的远区，散射体表面，其整就在
入射则可近似局部平面波。把场点离开激励源距离的电尺寸划分为远区、区，时远、若近此近区的划分便与
置身于粗糙的复杂环境中，其散射特性更有实用价值。笔者分析了平板目标在分形粗糙海面环境中的复
合散射近场特性。

粗糙面及其与目标复合电磁散射建模及快速计算研究的开题报告

粗糙面及其与目标复合电磁散射建模及快速计算研究的开题报告一、选题背景电磁散射问题是电磁波与物体相互作用的基本问题之一，其研究在军事、民用等领域具有广泛的应用，如雷达成像、信号识别、电磁隐身等。

然而，由于复杂目标的出现，这一问题变得越来越复杂，传统的散射模型已经不能满足需求，因此需要进一步研究电磁波是如何在复杂物体表面的粗糙面散射的。

目前，粗糙面散射问题已经得到了广泛的研究，其中基于物理光学的散射模型是最为常用的模型之一。

然而，这些模型通常需要耗费大量的计算资源，因此在实际应用中并不是很方便。

为了解决这一问题，需要进一步研究快速计算粗糙面复合目标的电磁散射问题。

二、研究目的本研究旨在通过建立粗糙面与目标复合体的电磁散射模型，研究散射过程中的物理机制，分析散射参数对散射场的影响，并提出一种快速计算电磁散射的方法，为电磁波与物体相互作用的研究提供一定的理论和技术支持。

三、研究内容1.调研电磁波与粗糙面相互作用的研究现状，深入了解物理光学散射模型及其局限性，总结最新的研究成果。

2.分析粗糙面与目标复合体的电磁散射特性，探讨散射机理，并建立数学模型，考虑散射参数的影响，提高散射效率。

3.设计一种基于快速计算的散射算法，比较其与传统方法的优劣，并验证其可行性和精度。

4.通过实验和仿真研究，对算法进行测试和优化，并对散射模型和算法进行深入分析，为进一步研究提供技术和理论支持。

四、研究意义1.本研究对电磁波与物体相互作用的研究具有重要的理论意义，可为雷达成像、信号识别、电磁隐身等领域的发展提供支持。

2.通过比较传统模型与本研究提出的模型，可以更好地理解粗糙面与目标复合体的电磁散射机理，为进一步优化散射算法提供参考。

3.本研究提出的快速计算方法，可以大幅提高散射效率，为实际应用做出贡献。

五、拟定计划1.2022年3月至4月：开展文献调研，总结学术资料。

2.2022年5月至7月：分析粗糙面及其与目标复合散射的物理机制，建立粗糙面和目标复合体的电磁散射模型。

时变海面与目标复合电磁散射研究

时变海面与目标复合电磁散射研究时变海面与目标复合电磁散射研究引言时变海面与目标复合电磁散射研究是电磁散射的一个重要研究领域，涉及到海洋遥感、水下目标探测、海洋环境监测等许多应用。

通过深入研究时变海面与目标的相互作用机制，可以提高电磁波在海洋中的传播与散射效果的理解与模拟能力，为相关领域的应用提供重要依据。

一、时变海面的特征时变海面是指海面上的波浪、涡旋、涌浪等形成的时空非均匀性。

一个典型的时变海面可以被看作是由无数个波浪组成的，每个波浪都有自己的振幅、波长和相位。

这些波浪的相互作用会导致整个海面呈现出复杂的时空动态变化。

二、目标的复合电磁散射目标的复合电磁散射是指目标与周围环境（如海面）相互作用后产生的散射电磁波。

目标复合电磁散射的特性与目标的形状、纹理、材料等密切相关。

当目标与时变海面相互作用时，目标的复合电磁散射会受到时变海面的影响，产生额外的散射信号，这种现象被称为目标与海面的相互干扰。

三、时变海面与目标复合电磁散射效应时变海面与目标的相互作用会导致电磁波的多次散射与干涉，增加了散射信号的复杂度。

时变海面可以通过改变目标的有效面积、方向性以及散射模式等，影响目标的复合电磁散射特性。

另一方面，目标的存在也会对海面的散射特性产生影响，例如目标会改变海面的空间频谱、降低散射信号的方向性等。

四、时变海面与目标复合电磁散射的研究方法为了研究时变海面与目标的复合电磁散射效应，研究者通常采用数值模拟、实验室实验以及遥感观测等方法。

数值模拟可以通过建立相应的散射模型和输入合适的参数，计算出目标在不同海况下的复合散射特性。

实验室实验可以通过使用尺度模型和合成材料，模拟目标在波浪水槽中的复合散射过程。

遥感观测则通过利用雷达、卫星等遥感技术，获取大范围的海洋散射数据，从而揭示时变海面与目标复合散射特性的统计规律。

五、时变海面与目标复合电磁散射的应用时变海面与目标复合电磁散射研究在许多应用领域有着重要价值。

例如，在海洋遥感领域，研究时变海面与目标复合散射可以帮助识别、定位和监测海洋目标，例如船只、海洋平台等。

不同海情海面与目标复合电磁散射理论与实验研究的开题报告

不同海情海面与目标复合电磁散射理论与实验研究
的开题报告
一、选题背景：
海洋航行和海上作业常常需要准确识别和定位海面目标，如船只、
人员、设备等，而复合电磁散射技术已经成为一种有效的手段。

复合电
磁散射是指当目标距离远大于电磁波波长时，目标表面出现同一点同时
反射多条电磁波，产生相互干涉效应的散射现象。

对于不同种类的海面
目标，其电磁波的反射和干涉效应也会不同，因此需要进行深入的研究。

二、研究内容：
本课题拟通过理论分析和实际测试相结合的方法，对不同海情海面
与目标的复合电磁散射特性进行深入研究，具体内容如下：
1.分析各种海情海面（如海洋中的波浪、潮汐、海流等）对电磁波
的传播和反射散射的影响，建立海情海面的数学模型；
2.研究不同种类的海上目标（如战舰、货船、浮标、浮筒等）对电
磁波的反射和散射的特性，建立目标模型，并模拟计算不同角度、距离
和波长下的电磁波散射场；
3.通过实验测试验证理论分析的结果，采用雷达、卫星等设备对海
情海面和目标进行测量，并分析实验数据，探究海情海面和目标的电磁
散射规律；
4.设计并制造符合实际海况条件的海洋航行及作业场景，对现有复
合电磁散射技术进行性能测试，验证其在海洋环境下的可行性和有效性。

三、研究意义：
随着近年来海洋经济的快速发展，海事领域对高效、精准的目标探测和定位的需求日益增大。

海洋环境复杂多变，而复合电磁散射技术具有清晰、准确的目标识别和定位优势，在海事领域应用前景广阔。

本课题将对不同海情海面和目标的电磁散射特性进行深入研究，可以为海洋航行、海上作业、海洋资源勘探等领域提供基础研究支持，也有助于提高我国海事科技水平和竞争能力。

目标电磁散射特性研究的若干热点和难点问题

Vol. 35,No. 1February,2020第35卷第1期2020年2月电波科学学报CHINESE JOURNAL OF RADIO SCIENCE殷红成，郭琨毅.目标电磁散射特性研究的若干热点和难点问题[J].电波科学学报,2020,35(1):128-134. DOI ： 10. 13443/j. cjors. 2019100401YIN H C, GUO K Y. Hot-topics and difficult problems in the research filed of electromagnetic scattering characteristics of targets [J]. Chinesejournal of radio science,2020,35(1) ：128-134. (in Chinese). DOI ： 10. 13443/j. cjors. 2019100401目标电磁散射特性研究的若干热点和难点问题殷红成1郭琨毅2(1.电磁散射国家级重点实验室，北京100854； 2.北京理工大学，北京100081)摘要尽管国内外在目标电磁散射特性研究领域取得了很大进展，但是从技术本身来说该专业领域仍然存在一些难点问题.同时，复杂环境下低散射目标的探测与识别等应用，以及太赫兹等新体制雷达的研发对目标电磁散射特性研究提出了新的需求、引入了新的问题.围绕这些应用需求和技术难点，本文从理论建模、散射测量和特征提取三个方面，归纳总结了目标电磁散射特性研究存在的若干热点和难点问题，期望为从事该方面研究的科研人员提供方向性的引导.关键词目标电磁散射特性；电磁散射建模；电磁散射测量；电磁散射特征提取；雷达目标识别中图分类号 O441・4；TN011 文献标志码 A 文章编号 1005-0388(2020)01-0128-07DOI 10. 13443/j. cjors. 2019100401Hot-topics and difficult problems in the research filed of electromagneticscattering characteristics of targetsYIN Hongcheng 1 GUO Kunyi 2(1. Science and Technology on Electromagnetic Scattering Laboratory , Beijing 100854, China ;2. Beijing Institute of Technology , Beijing 100081, China)Abstract Although great progress has been made in the research field of target electromagnetic scat tering characteristics at home and abroad? there are still some difficult problems for the technology itself. At the same time, the applications? such as for low scattering target detection and recognition in complex environment and new radar system development such as Terahertz radar, put forward a new demand in the research of target electromagnetic scattering characteristics. According to the requirements of these newtechnologies and applications 9 this paper summarizes several hot topics and difficult problems from three aspects, scattering modeling, scattering measurement and signature extraction. This paper is expected toprovide some directional guidance for researchers in this field.Keywords electromagnetic scattering characteristics ； scattering modeling ； scattering measurement ；signature extraction ； radar target recognition引言目标电磁散射特性是指目标受电磁波作用后所表现出的散射场随姿态角、频率、极化等参量变化的幅相特性及其变换特性工・目标电磁散射特性通常又受其所在环境的影响，显著的环境因素包括雨雪衰减、地(海)面杂波、多路径效应，以及人为干扰等.目标电磁散射特性既是雷达探测、跟踪、识别目标的依据，又是提高目标自身雷达波隐身、突防、伪装等生存防护能力的基础⑵.目标电磁散射特性技收稿日期：2019-10-04资助项目：国家自然科学基金(61490695,61771052) 联系人：殷红成 E-mail : yinhc207@126. com第1期殷红成，等：目标电磁散射特性研究的若干热点和难点问题129术主要通过理论建模、缩比目标测量、全尺寸目标测量和目标动态测量等研究手段，建立/获取高置信度的目标电磁散射特性模型和数据3小，再经特征提取等分析处理方法得到可区别于其他目标的特征信息，用于改善雷达探测与识别目标的性能，或者提升目标自身的隐身突防能力.随着雷达装备发展的日益信息化、智能化，目标电磁散射特性越来越受到广泛关注.虽然国内外在该专业领域已取得长足的进展，但是，从其技术本身来说还是存在一些难点问题.同时，海上隐身舰船、隐身飞机、临近空间高速目标、带有突防措施的弹道导弹等复杂环境下目标的探测与识别，以及太赫兹等新体制雷达的研发对目标电磁散射特性研究提出了新的需求,也引入了新的问题.为此，下文试图从理论建模、散射测量和特征提取三个方面归纳目标电磁散射特性研究存在的若干热点和难点问题，以期为从事该专业技术研究的科研人员提供有益的方向性引导.1与理论建模有关的问题1.1复杂材料电磁参数的表征要完成对目标的电磁散射建模，首先需要知道目标构成材料的电磁参数.这里考虑两种有代表性的目标情况，一是隐身目标，二是临近空间高速目标.现代隐身目标常常包含复合材料、超材料等人工材料，以F-35隐身飞机为例，其前机身、中机身、机翼、尾翼、进气道结构的蒙皮、隔板和龙骨等结构均为复合材料.据报道F-35结构型复合材料约占整机几何结构的36%.对于这类人工材料，如何准确表征和测量人工材料的电磁参数是一个难点问题闪.利用各种等效的方法来近似表征人工材料的电磁参数是目前主流的技术路线，如基于场平均的方法⑹、基于嵌入式薄层模型的技术⑺、基于颗粒极化思想的极化率法和基于颗粒相互作用的强扰动法⑻等.临近空间高速运动目标与环境相互作用机制复杂，周围可能伴随等离子鞘套等.对于这种情况产生的等离子体的电磁参数进行表征一直是难点问题3叫高温空气存在化学和热力学平衡/非平衡的不同区域，不同区域内空气化学组分又不同，因此需要结合高温空气平衡/非平衡流动的计算模型得到流场特性，解决等离子体电磁参数的获取问题. 1.2先进电磁计算技术散射计算是很多实际电子系统设计过程中不可或缺的内容.借助于多层快速多极子等快速计算技术，目前电磁计算虽然突破了针对电大目标无法高效精确数值计算的瓶颈，但是对于电大多尺度复合目标，采用高频法计算由于关键散射部位的电磁互耦不能忽略导致精度不高，而采用全波法由于未知数量过大、网格尺度差异大导致收敛过程过长，使得计算效率离实际工程设计需求仍有显著差距.特别地,对于隐身飞机，其结构中包含涂覆深腔和大量人工复合材料，如吸波涂层、蜂窝结构、频选材料等，目前这些复杂结构的精确电磁计算问题均没有得到很好的解决.针对这些挑战，电磁问题的求解方法也在不断地发展，其中代表性方法包括：快速直接法(fast direct solver)口口、非共形区域分解技术(non-conformal domain decomposition method)：12］以及高性能并行计算技术等.快速直接求解方法能够弥补传统直接法和迭代法的不足.虽然目前直接法的计算规模尚远不足比拟多层快速多极子等快速迭代算法，但随着高性能计算技术的发展，直接求解器在电磁计算领域的应用前景十分广阔.非共形区域分解有限元技术可以降低有限元求解的计算复杂度；非共形区域分解积分方程技术虽然不能直接降低积分方程求解的计算复杂度，但能带来预处理构建的便捷性.区域分解技术兼有网格处理、建模灵活性，易于大规模并行的优点.高性能并行是提升电磁算法计算效率和计算规模的最为直接有效的手段.目前文献［13］中提出了一种新型三元并行多层快速多极子技术方案，成功实施了对12000波长、100亿未知数规模的超电大实际目标的计算，代表了当前数值计算的最大规模.1.3非金属目标电磁缩比关系缩比目标模型电磁散射测量是开展军事目标电磁隐身设计的重要手段.这是因为全尺寸模型加工成本极高，测试难度大，难以实现外形修改，无法满足优化设计要求，而缩比测量可以大幅减少模型成本，显著提高测试效率和改进设计过程.然而，目前大量的缩比测量主要是针对金属目标开展的，其原因在于仅对金属目标存在有关雷达散射截面(radar cross section,RCS)的简单缩比关系工・对于非金属目标，尚无明确的RCS电磁缩比关系，这极大地限制了包含复合吸波材料之类的隐身目标的缩比测量.针对非金属目标的电磁缩比关系，刘铁军和张向阳提出了三个针对有耗介质目标散射缩比测量时130电波科学学报“电磁计算”专刊第35卷遵循的相似法则［⑷，对非金属目标的缩比测量具有一定的指导意义.从理论上讲，完全可以仿照金属目标的缩比关系建立有限条件下的非金属缩比关系，首先建立材料参数表征模型，然后求解在给定状态下满足RCS缩比关系的材料参数随频率的变化关系，最后在各频点上利用表征模型由所求材料参数反推材料结构.目前主要难点是在材料的具体实现上，原因如下：1）在一定带宽内满足缩比要求的材料可能会引发材料响应的新机理.例如，在THz频段，金属、介质、磁性材料的电磁机理不仅仅来源于单电子、单偶极子、电子轨道角动量的作用，而且包含电子与声子耦合、声子与声子耦合、电子轨道角动量与自旋角动量耦合等作用.2）满足尺寸缩比要求的复合材料可能会引发新的机理.例如，相比于GHz频段，THz频段电子隧穿效应和表面能效应更强，这些问题均会造成电磁机理的差异.1.4目标电磁散射精细化建模隐身目标探测、高分辨成像识别等应用对目标电磁散射特性数据的精度提出了更高的要求，这就要求在对目标进行散射建模时需要关注目标上更多的细节结构，即精细化建模.这里的精细化包括三个方面（为完整起见，将环境的细节也考虑了进来）：•目标细节:表面粗糙度，材料，钏钉、缝隙等细微部件.•环境细节:高海情白冠、破碎波，舰船尾迹，与目标复合，箔条干扰等.•事件过程：飞机机身非刚体振动，导弹头体分离、诱饵释放，近场等.举两个例子来加以说明.对坦克目标来说，如果不考虑表面粗糙度的影响，其二维成像通常会有很多个强散射中心（甚至连成线状和片状），而且强度要高于实际测量的结果,而在考虑粗糙度之后，强散射中心明显减少，呈离散状，量级也有所下降，与实际测量结果更为符合;对飞机目标来说，钏钉是其上的一个典型细微部件，计算结果表明，钏钉引起的RCS差异，峰值差有时可达15dB.对于RCS本身就低的目标来说，这些细微部件的影响显得更为突出，在精细化散射建模时必须予以考虑.1.5非合作目标电磁散射特性置信度评估由于目前难以完整准确获取非合作目标的几何结构、材料、动力系统等基础信息，所以无法构建可靠的目标基本物理模型，同时又缺乏实测获取非合作目标（尤其是低散射目标）的机会，即使有这种机会，测量得到的数据也是信息缺失的数据.因此这些因素导致评估非合作目标特性模型（或数据）没有准确的基准数据.那么，应该如何评估非合作目标特性模型（或数据）的置信度，是值得深入研究的难点问题.解决这个问题的困难主要在于:对于非合作目标,不能通过直接测量对比验证，因此校验原则不同于信息完全已知的目标；信息缺失下的模型校验方法必然包含概率信息，校验结论是概率意义上的结论,与传统决定论的答案方式差异较大，但人们通常难以理解和接受包含置信度信息的结论；由于非合作目标信息经常更新，新校验方法需要有优化和提高结论置信度的途径；非合作目标信息的真实性和准确性对校验方法给出的置信度影响很大，需要尽可能收集和提供更多的相关信息.可以用于评估非合作目标散射特性数据置信度的一种技术路线步骤为：首先通过仿真和测量的手段，收集类似目标的散射数据，依据类似目标的几何结构、材料、散射机理建立散射数据的误差传递函数，然后构建贝叶斯网络模型，由此推断非合作目标散射数据的置信度.1.6目标-背景-传感器-运动一体化电磁散射建模武器装备的运用离不开实际作战环境（含干扰），随着战场环境的日益复杂，目标探测与识别对战场环境下目标电磁特性的需求越来越迫切，因此需要从场景层面研究目标-背景-传感器-运动的一体化电磁散射建模.常见的场景有：海上/驻泊舰船目标场景、地面目标场景、弹道导弹真假目标场景、临近空间高速目标场景，以及空中飞行目标场景等.1.7面向逆散射应用的算法及其软件研发国内外电磁建模工作相对比较成熟，开发了高频、数值多种软件，在数据保障中得到了很好的应用.可是,许多应用场合（如隐身设计、目标识别等）涉及到的是求解逆散射的问题，尽管这方面已有一些研究成果发表，如意大利的舰船电磁设计平台ship EDF,但相比电磁建模这一正问题而言，逆问题的研究明显不足，因此有必要加强面向逆散射应用的算法及其软件研发.首先,需要面向不同的应用（如隐身设计、等离子体包覆目标设计、特性模拟装置设计等），构建不同的电磁逆散射模型.其次，需要提出逆散射优化求解的算法提高计算效率.最后，集成为完整、高第1期殷红成，等：目标电磁散射特性研究的若干热点和难点问题131效、准确的求解软件.1.8目标电磁散射特性等效模拟在装备性能指标考核鉴定时，由于难以获得真实状态下非合作目标的电磁散射特性，通常是用特性模拟装置作为非合作目标的替代口。

低空目标与环境复合电磁散射特性研究

低空目标与环境复合电磁散射特性探究引言：随着航空技术的快速进步，低空目标的探究变得越来越重要。

低空目标是指在距离地面较近的高度上运动的目标，例如无人机、小型飞机等。

这些目标通常在复杂的环境中运动，包括城市、山区、森林等地，其电磁散射特性与高空目标存在显著差异。

因此，深度探究低空目标与环境复合电磁散射特性对于提高雷达检测与识别能力具有重要意义。

一、低空目标电磁散射特性低空目标的电磁散射特性主要受到其运动状态、外形、材料等因素的影响。

由于低空目标与地面的距离较近，其散射信号的强度相较于高空目标会更强。

同时，低空目标的散射特性还受到地形、建筑物、植被等环境因素的影响，产生了复杂的干扰和回波效应。

因此，探究低空目标的电磁散射特性对于设计有效的雷达系统具有重要意义。

二、低空目标与环境的耦合效应低空目标与环境之间存在耦合效应，即目标的存在会影响环境的电磁波传播和散射特性，而环境的特性又会影响目标的散射回波。

例如，在城市环境中，建筑物可以对目标的散射信号产生阴影效应，降低信号的强度。

类似地，在森林中，植被也会对目标的散射信号产生吸纳和散射效应。

因此，准确理解低空目标与环境的耦合效应对于提高雷达的目标检测和识别能力具有重要意义。

三、数据采集与分析方法探究低空目标与环境复合电磁散射特性需要进行大量的试验和数据采集。

常用的数据采集方法包括地面雷达、空中观测、遥感等。

通过采集的数据，可以利用信号处理和图像处理的方法进行分析。

例如，利用雷达图像的回波信息可以分析目标的散射特性，猜测目标的运动状态和外形等。

四、探究进展与应用展望当前，对于低空目标与环境复合电磁散射特性的探究主要集中在理论模型的建立和试验验证。

然而，由于低空目标与环境的复杂性，探究依旧面临许多挑战。

将来的探究方向可以从以下几个方面展开：1. 强化数据采集与处理的方法，尤其是结合深度进修等新技术，提高数据的利用率和分析效果；2. 对于低空目标与特定环境的散射特性进行更为详尽的探究，例如城市中的建筑物、山区中的地形等；3. 探究新的雷达系统设计和信号处理算法，以提高矮空目标的检测与识别能力；4. 将探究效果应用于实际应用场景，例如飞机避障、军事侦查等领域。

多个复杂物体的目标电磁散射特性的分析研究

２００９年４月
长治学院学报
Ｊｕ￣ｎｈｎｚｉＵｉｅｔｏｍｆａｇｈｎｖｍｉＣｙ
Ａｐ．，０９ｒ２０Ｖｏ．６Ｎｏ２１．．２
第２卷６
第２期
多个复杂物体的目标电磁散射特性的分析研究
张建军
（２４部队１０究所，９９１３研辽宁葫芦岛１５０）２０１
关键词：目标特性；线跟踪；射电磁散射；雷达反射
中图分类号：Ｊ５．Ｔ６０２
文献标识码：Ａ
文章编号：６３２１（０９０ — ０５０１７ — ０４２０）２０１ — ４
在舰船目标电磁散射特性分析研究中，船甲舰板上的物体雷达反射截面（Ｓ计算是其中一个极ＲＣ）
理：对于有像ＡＣＢ这样的邻近路径而言，或者１几何光学强度定律．３比所有的 ’ 都小，或者比所有的 ’ 都大，或者与假设有一组围成如图１２所示的一个射线管。－所有的。都相等。数学上将费马原理所确定的光几何光学认为光或电磁波能量是沿射线传播的，因
线路径条件极值光程ＡＢ的变分为零：
ｒＢ
此在射线管侧壁上没有能量流出或流进。这样，进
入射线管一个端面的能量必须全部从另一个端面
却ｆｎｓ０ｄ＝
Ｊ
流出，于是可得出几何光学强度定律的数学表达式：
ｎｌｄ＝ｎｄ２＊ｓｌ２＊ｓ

背景环境与军用目标复合电磁散射的仿真分析

背景环境与军用目标复合电磁散射的仿真分析
查丽萍;唐莽;王鑫;陈飞
【期刊名称】《航天电子对抗》
【年(卷),期】2016(032)002
【摘要】背景环境与军用目标复合电磁散射特性的研究,对雷达探测、目标识别、反隐身技术等众多领域的工程应用均有较重要的军事意义.提出了一种基于矩阵低秩类快速算法的混合位积分方程方法,用来快速分析掩体下方军用目标的复合电磁散射特性.该方法由传统矩量法结合自适应交叉近似算法构成,可以实现对藏于防空洞中或掩体下方坦克目标的复合电磁散射特性的快速分析.
【总页数】4页(P14-17)
【作者】查丽萍;唐莽;王鑫;陈飞
【作者单位】中国航天科工集团8511研究所,江苏南京210007;中国航天科工集团8511研究所,江苏南京210007;中国航天科工集团8511研究所,江苏南京210007;中国航天科工集团8511研究所,江苏南京210007
【正文语种】中文
【中图分类】TN97
【相关文献】
1.基于多层材料的卫星目标电磁散射特性仿真分析 [J], 范晓彦;尚社;宋大伟;孙文锋;李栋;罗熹;郭海超
2.目标与复杂地海面复合电磁散射研究现状综述 [J], 郭立新; 魏仪文; 柴水荣
3.土壤表面与置于其上组合目标复合电磁散射特性研究 [J], 任新成;刘鹏;朱小敏;杨鹏举;赵晔
4.基于高频混合方法的复杂目标与背景复合电磁散射研究 [J], 何之媛;王蕊;王谷;崔闪;郭立新
5.带限Weierstrass-Mandelbrot分形土壤表面与置于其上组合目标复合电磁散射特性仿真及分析 [J], 王玉清;刘鹏;任新成;朱小敏;赵晔;杨鹏举
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复杂海况海面及目标复合电磁散射特性与影响因素研究

复杂海况海面及目标复合电磁散射特性与影响因素研究复杂海况海面及目标复合电磁散射特性与影响因素研究引言：海洋是地球表面最大的自然界面，其自然条件多变且复杂。

海况是指海面上的风、浪、涨落、水位等与水平和垂直运动有关的自然因素。

海况的变化会对海洋环境和海洋工程产生重要影响，因此对海况的研究具有重要意义。

电磁散射是指入射电磁波在目标或界面上发生反射、散射、透射等现象，并由此形成电磁辐射的过程。

海洋目标的电磁散射特性及其影响因素的研究对于军事、海洋资源开发、海洋环境监测等领域具有重要的实际应用价值。

一、复杂海况海面的特性和分类1. 风的影响：风在海面上产生波浪，其大小与风速、风向以及海域的水深、海底地貌等因素相关。

强风会引起巨浪，对于海洋活动具有很大的威胁。

2. 涨落的影响：涨潮与落潮会导致水位的变化，进而影响到海况的变化。

3. 潮流的影响：潮流是因地球引力和空间位形变化引起的水动力现象，在海面上形成明显的动态变化。

二、目标复合电磁散射特性的研究1. 入射角与散射：入射角是指电磁波入射到目标表面与法线所成的角度。

入射角的不同会导致电磁波在目标上的散射发生变化。

具体的散射规律需要通过实验和模拟研究来确定。

2. 目标特性与散射：目标的形状、尺寸、材料等特性会影响到电磁波在目标上的散射效应。

大的目标散射能力较强，而小的目标对电磁波具有较弱的散射效应。

3. 频率与散射：电磁波的频率对目标的散射特性产生重要影响，不同频率的电磁波在目标上的反射、散射等效果不同。

4. 组合目标散射：当多个目标同时存在时，它们之间会相互干扰，导致目标散射效应的复杂变化。

组合目标的电磁散射特性的研究涉及到复杂的散射计算以及多目标间相互作用的分析。

三、影响因素的研究与分析1. 风速与目标散射：由于风速直接影响到海面波浪的大小，因此风速与目标散射特性之间存在着密切的关联。

风速的增大会导致海面的波浪增大，从而影响到目标散射的强度。

2. 目标形状与散射：目标的形状决定了其表面的曲率，从而影响了电磁波在目标表面上的散射规律。

海面舰船电磁散射特性分析

ａａｙｅｎｏａｕｂｌｏｃｕｉｎ．ｎｌｚｄａｄｓｍｅｖｌａｅｃｎｌｓｏｓ
Ｋｅｒｓ：ｅｅｔｏａｎｔｃｔｅｉｇ；ｈｅｈｐｃｒｃｅｉｔｃａａｙｉｙｗｏｄｌｃｒｍｇｅｉｓａｔｒｎｔｅｓａｓｉｓ；ｈａａｔｒｓｉｎｌｓｓｃ
（．国人民解放军９４４部队，北秦皇岛０６０２中国人民解放军９４３部队，１中１０河６００；．２９
辽宁葫芦岛１５０；．国家目标特性电重室，京１０３）２０１３北００９
摘要：针对粗糙海面上舰船类超电大尺寸复杂目标电磁散射特性，利用混合面元投影和物理光学法（Ｐ／ＨＰ
第３４卷第９期
２１年９月０２
舰
船
科
学
技
术
Ｖｏ．４，Ｎｏ９１３．
Ｓｐ．，２２ｅ０１
ＳＨＩＣＩＰＳＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
海面舰船电磁散射特性分析
李永新周伟江陈勇。李鸣，，，
Ｐ，出了大量基于“ Ｏ）给四路径 ” 型的计算实例，风速、模从目标结构、面的运动、海目标的微运动等因素对目标与海面
的复合散射特性的影响进行分析，到一些有价值的结论。得
关键词：电磁散射；面舰船；性分析海特中图分类号：Ｕ７．４６５７文献标识码：Ａｄｉ１．４４ｊｉｎ１７７４．０２０．０ｏ：０３０／．ｓ．６２— ６９２１．９０８ｓ文章编号：ｌ７７４（０２００４０６２— ６９２１）９— ０１— ５

海面上方简单目标复合电磁散射特性研究的开题报告

海面上方简单目标复合电磁散射特性研究的开题报告1. 研究背景和意义海洋是世界上最重要的资源之一，因此对海洋的研究和利用一直是国家和地区各政府和企业的重点。

在海洋领域，目标探测和识别是非常关键的技术，目标复合电磁散射特性研究是目前比较热门的研究方向。

电磁散射技术是利用电磁波与物体相互作用的现象，分析目标表面反射、传播、衰减和衍射等物理特性的一种技术。

本研究拟重点研究海面上方简单目标的复合电磁散射特性，以期更好地利用电磁散射技术探测和识别海洋中的不同目标，为海洋资源的发掘提供技术支持。

2. 研究内容和方法本研究以计算机模拟为基础，采用电磁散射理论，结合有限元方法和时域有限差分法等数值计算方法，研究海面上方简单目标的复合电磁散射特性。

特别是研究了目标在水平和垂直极化的微波信号下，反射、透射以及散射的能量强度，并进一步分析了目标表面材料、表面形态和入射波角度等因素对电磁散射特性的影响。

3. 研究预期成果本研究的预期成果如下：①计算并分析了海面上方简单目标的复合电磁散射特性；②探讨了目标表面材料、表面形态和入射波角度等因素对电磁散射特性的影响；③结合实际数据，提出了目标探测和识别中的相关技术和方法。

4. 研究意义和应用领域本研究的意义在于深入了解电磁散射现象以及目标表面特性，有助于提高海洋目标探测和识别的准确性和可靠性，同时可为海洋资源的开发和利用提供技术支持。

此外，本研究还可以应用于军事领域、石油开发等相关领域。

5. 研究难点和解决思路本研究的主要难点在于如何准确地计算目标的复合电磁散射特性，特别是如何分析目标表面材料、表面形态和入射波角度等因素对电磁散射特性的影响。

针对这一难点，我们将结合有限元方法和时域有限差分法等数值计算方法，综合分析多种因素的影响，并与实验数据进行比对，以提高研究的准确性和可靠性。