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粗糙面散射的BRDF方法研究

作 者: 杨钰琦
导 师: 张民
学 校: 西安电子科技大学
专 业: 无线电物理
关键词: 粗糙面 双向反射分布函数 有限元法 雷达散射截面
分类号: TN011
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 117次
引 用: 0次
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内容摘要


双向反射分布函数可以描述粗糙面的散射与辐射特性,在目标的探测、跟踪、识别、特征提取和隐身技术等领域具有重要的应用价值。论文结合双向反射分布函数来研究空间随机粗糙面的电磁散射特性,应用有限元方法计算了随机粗糙面双向反射分布函数从而研究粗糙面的散射特性。首先介绍了粗糙面的统计特性参数,并用微扰法和基尔霍夫近似法对二维粗糙面后向散射进行模拟计算;讨论有限元方法的基本原理,并推导出伽辽金方法在实际二维空间电磁散射问题中的弱形式。对不同均方根高度和相关长度对粗糙面的影响进行了讨论;用有限元方法计算粗糙面的散射场值,得到散射场与入射场强度,进而求出粗糙面电磁散射的电磁空间分布函数双向反射分布函数,并应用矩量法证明了计算结果的准确性;分析了不同粗糙度的粗糙面对双向反射分布函数的影响,应用分段叠加的方法计算大尺度粗糙面的散射特性,找到能够描述整体粗糙面特性的最小单元长度,并证明在斜入射情况下,能够应用双向反射分布函数模型计算粗糙面的电磁散射。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-17
  §1.1 研究的背景及意义  9-10
  §1.2 国内外研究现状  10-14
    §1.2.1 粗糙面电磁散射分析方法  11-13
    §1.2.2 双向反射分布函数(BRDF)分析  13-14
  §1.3 论文主要工作  14-17
    §1.3.1 论文主要内容  14-15
    §1.3.2 论文主要创新点  15-17
第二章 粗糙面的电磁散射理论  17-31
  §2.1 粗糙面统计特性和几何建模  17-20
    §2.1.1 粗糙面的基本分类  17-18
    §2.1.2 粗糙面的统计参数  18-19
    §2.1.3 一维粗糙面的模拟  19-20
  §2.2 粗糙面电磁散射高频近似方法  20-30
    §2.2.1 微扰近似法  21-23
    §2.2.2 基尔霍夫近似法  23-30
  §2.3 本章小结  30-31
第三章 基于有限元方法的粗糙面电磁散射计算  31-39
  §3.1 电磁场基本理论  31-32
    §3.1.1 二维电磁波传播  31-32
    §3.1.2 散射场计算  32
  §3.2 粗糙面电磁散射的有限元方法  32-36
    §3.2.1 一维问题的形函数  33
    §3.2.2 加权残数和权函数  33-35
    §3.2.3 二维实际问题  35-36
  §3.3 粗糙面散射计算  36-37
  §3.4 本章小结  37-39
第四章 基于双向反射分布函数的一维粗糙面散射研究  39-55
  §4.1 BRDF基本理论  39-46
    §4.1.1 散射场近似计算  39-43
    §4.1.2 远区电磁场求解  43
    §4.1.3 BRDF计算公式推导  43-46
  §4.2 BRDF与RCS关系  46-47
  §4.3 一维粗糙面散射结果验证  47-52
    §4.3.1 一维理想导体粗糙面的矩量法  47-50
    §4.3.2 矩量法粗糙面散射计算  50-51
    §4.3.3 粗糙面散射验证结果  51-52
  §4.4 本章小节  52-55
第五章 大尺寸粗糙面电磁散射计算  55-67
  §5.1 一维粗糙面的BRDF计算  55-57
    §5.1.1 BRDF计算  55-56
    §5.1.2 不同粗糙度对BRDF的影响  56-57
  §5.2 分段叠加方法  57-63
    §5.2.1 分段叠加方法的验证  57-60
    §5.2.2 大尺寸粗糙面的叠加计算  60-63
  §5.3 斜入射下分段叠加计算  63-65
    §5.3.1 斜入射下计算结果验证  63-64
    §5.3.2 不同粗糙度和入射角的影响  64-65
    §5.3.3 斜入射下分段叠加计算  65
  §5.4 本章小结  65-67
结束语  67-69
致谢  69-71
参考文献  71-79
攻读硕士学位期间研究成果  79-80

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 一般性问题 > 基础理论 > 电波传播、传播机理
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