时变海面雷达目标散射现象学模型 9787118084658 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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许小剑 著

图书标签:

• 海面雷达
• 目标散射
• 散射现象学
• 时变海面
• 雷达目标
• 海洋遥感
• 电磁散射
• 模型
• 信号处理
• 海洋环境

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118084658

商品编码：29691119852

包装：平装

出版时间：2013-01-01

基本信息

书名:时变海面雷达目标散射现象学模型

定价：188.00元

售价：127.8元,便宜60.2元,折扣67

作者:许小剑

出版社：国防工业出版社

出版日期：2013-01-01

ISBN：9787118084658

字数：564000

页码：398

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.822kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《时变海面雷达目标散射现象学模型》汇集了作者近年来在时变海面舰船目标宽带雷达散射特性建模领域基础理论与仿真应用的研究成果。
　　《时变海面雷达目标散射现象学模型》利用4大部分、12章的篇幅对时变海面舰船目标雷达散射现象及其建模与仿真做了较全面的论述。其中，部分由～3章组成，介绍时变海面电磁散射建模的基本理论和方法，分别对海谱模型、时变粗糙海而生成方法和粗糙海面的电磁散射计算技术进行了讨论。第2部分由第4～7章构成，主要研究时变海面的后向散射调制特性及其统计模型．讨论了时变海面的多普勒谱特性、后向散射信号调制机理、海杂波统计模型、以及空一时相关海杂波的统计建模与仿真技术。第8～9两章构成本书的第3部分，讨论时变海面舰船目标的雷达散射建模、仿真与散射机理分析，重点研究了海面舰船目标的水动力运动特性模型和多径散射模型。第4部分由0～12章构成，阐述时变海面与目标的高分辨率雷达成像特性建模、散射现象分析及其在目标探测识别中的应用，包括海面目标的一维高分辨率距离像、二维合成孔径雷达（SAR）和逆合成孔径雷达（ISAR）成像以及宽带单脉冲三维成像等。
　　《时变海面雷达目标散射现象学模型》可供海洋遥感、空间对地高分辨率观测、雷达现象学、目标与环境特性技术、雷达和武器系统仿真等技术领域的研究人员和工程技术人员参考，也可作为相关高校教师和研究生的教学与研究参考书。

目录

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作者介绍

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　　许小剑，1963年生，江西万安人。1983年获合肥工业大学工学学士学位。1986年获航天部二院工学硕士学位，1994年英国帝国理工高级访问学者，2002年获美国内布拉斯加大学博士学位。1986年起在航天二院207所从事科研和管理工作。先后任研究员、室主任、副所长和所长；1999年至2002年在美国内布拉斯加大学环境遥感实验室研修并获博士学位；2003年到北京航空航天大学电子信息工程学院任职。现为信号与信息处理学科责任教授。主要研究领域包括遥感特征建模、分析与处理、雷达成像与目标识别、智能化信息处理等。获国家科技进步二等奖1项、部级科技进步一等奖2项、二等奖4项，1995年获国务院特殊津贴，1998年被评为航天总公司有突出贡献专家。发表学术论文200余篇，其中SCI和EI检索论文约150篇，合作出版专著与教材4部。李晓飞，1983年生。河南南阳人。2005年7月获北京航空航天大学工学学士学位，2011年1月获北京航空航天大学工学博士学位，现就职于航天科工集团第二研究院。主要研究方向包括海面电磁散射特性计算、海杂波建模、雷达目标特征提取与识别等。发表SCl、EI检索论文多篇。刁桂杰，1982年生，河北沧州人。2005年和2008年分别获燕山大学电子信息工程专业工学学士学位和信号与信息处理专业工学硕士学位。现就读于北京航空航天大学，攻读信号与信息处理专业博士学位，主要研究方向为SAR回波信号建模、高分辨率雷达成像等。姜丹，1981年生，河北保定人。2004年获河北工业大学信息工程学院电子信息工程专业工学学士学位，2007年获天津大学电子信息工程学院信号与信息处理专业硕士学位，2011年1月获北京航空航天大学电子信息工程学院信号与信息处理专业博士学位。现为国家知识产权局局审查协作北京中心审查员。主要研究领域包括雷达信号处理、电磁散射建模等，在国内外发表学术论文8篇。

文摘

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序言

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聚焦海面目标精细探测：时变雷达散射特性研究 海面目标，尤其是舰船，是海上监视、搜索、识别以及反恐军事行动中的关键目标。精确掌握其雷达散射特性，是实现高精度探测、识别与跟踪的基础。然而，海面目标并非 static 实体，其雷达散射截面（RCS）在不同条件下会发生显著变化，这种变化具有鲜明的时间特性。本文献，《时变海面雷达目标散射现象学模型》，深入探讨了这一核心问题，旨在构建能够准确描述海面目标在时变条件下雷达散射行为的现象学模型，从而为雷达系统设计、信号处理算法开发以及目标特性分析提供强有力的理论支撑和实践指导。 一、 海面目标雷达散射的复杂性与时变性 海面目标，如各类舰船，其雷达散射特性受多种因素的综合影响，表现出高度的复杂性和动态性。这些因素主要包括： 目标自身的几何结构和材料特性： 船体的不同部位（上层建筑、甲板、桅杆、雷达天线等）具有不同的形状、尺寸和材料，它们对雷达波的反射和散射具有独立的贡献。同时，这些结构的组合与相对位置也会随时间发生变化（例如，船体姿态的摆动）。 目标与海面之间的相互作用： 船体与海面的接触部位（船底、舭部）会产生显著的表面散射和边缘散射。海浪的拍打、船体在海面上的运动（俯仰、横滚、垂荡）会改变船体与海面之间相对的角度和距离，从而影响散射源的几何配置，进而改变整体的雷达散射特性。 海况的影响： 海浪的高度、频率、波浪谱以及海面上的泡沫、飞溅等都会对雷达波的传播和散射产生影响。即使是同一艘船，在平静海面和汹涌海面上的雷达散射表现也会截然不同。海浪的动态变化直接导致了目标散射特性的时变性。 目标姿态的变化： 船体在海浪作用下会发生不同程度的俯仰、横滚和垂荡运动。这些姿态的变化会改变船体各部件对雷达波的照射角度，改变散射源的空间分布，导致RCS随时间快速变化，形成雷达散射的“闪烁”现象。 目标的运动： 船只自身的航行运动（前进、转向、加减速）虽然其周期相对较长，但也会引起目标相对于雷达站的方位和距离变化，从而进一步叠加在姿态变化引起的RCS变化之上。 照射参数的变化： 雷达的照射频率、极化方式、入射角度等也会影响散射的强度和模式。虽然在探测过程中，雷达参数通常保持稳定，但雷达扫描的不同时刻，目标在空间中的投影角度是不同的，也会带来散射特性的变化。 上述因素相互交织，使得海面目标RCS呈现出复杂的、非线性的、随时间演变的特性。这种时变性不仅体现在RCS的幅值变化上，还可能体现在散射的方向图、极化响应等方面。传统上，对于海面目标的RCS建模，往往采用简化假设，例如将目标视为刚性体、忽略海浪影响等，这使得模型在描述真实场景下的目标散射行为时存在较大的局限性。 二、 现象学模型的构建思路与方法 《时变海面雷达目标散射现象学模型》的核心在于构建一种能够有效刻画海面目标RCS时变特性的现象学模型。与纯粹的电磁仿真方法（如MFIE、PO等）相比，现象学模型侧重于从宏观层面，基于对目标散射机理的物理认知，通过引入一系列能够反映实际物理过程的参数，来拟合和描述观测到的目标散射行为。这种方法具有计算效率高、易于工程实现等优势，尤其适用于需要实时或准实时进行目标分析的场景。 文献所采用的现象学建模思路，可能包含以下几个关键方面： 1. 模型的基本构成： 基础散射体模型： 将复杂的海面目标分解为一系列具有代表性的基础散射体，例如柱体（桅杆）、平板（船体舷侧）、圆锥体（雷达罩）等。每个基础散射体都有其自身的几何参数和散射特性。 海面交互模型： 显式或隐式地考虑海面散射对目标散射的贡献，例如通过引入海面反射系数或者模拟海浪对船体产生的扰动。 姿态动力学模型： 建立描述目标姿态（俯仰、横滚、垂荡）随时间变化的数学模型，该模型通常基于海洋动力学和船舶运动学原理，考虑海浪谱、波浪载荷以及船舶的运动阻尼等因素。 时变RCS函数： 将上述模型有机结合，形成一个能够输出随时间变化的RCS值或者RCS矩阵的函数。该函数可能的形式包括： 统计模型： 基于大量观测数据，通过概率统计的方法，描述RCS的概率分布和随时间的演变规律，例如，将RCS建模为均值和方差随时间变化的随机过程。 解析模型： 尝试推导出RCS随时间变化的解析表达式，该表达式中包含描述目标几何、姿态、海况等因素的参数。 混合模型： 结合统计和解析方法的优点，例如，使用解析模型描述某些主要散射机理，使用统计模型来补偿模型中的不确定性和未建模的散射成分。 2. 关键建模技术： 散射源的分解与叠加： 将整个船体的RCS分解为各个主要散射源（上层建筑、船体、天线等）的RCS贡献之和，并考虑它们之间的相干或非相干叠加。 投影面积与散射系数： 利用目标在雷达波照射下的投影面积以及各部分表面的有效散射系数来计算RCS。当目标姿态变化时，投影面积和照射角度会随之改变，进而影响RCS。 海浪对散射的影响模拟： 采用简化的模型来模拟海浪对船体姿态的影响，或者直接将海浪对散射的影响视为一种随机扰动叠加到基础RCS上。例如，可以利用海浪谱来驱动一个描述船体运动的动力学模型，然后根据船体的瞬时姿态计算RCS。 极化特性的考虑： 在更深入的模型中，可能会考虑目标散射的极化特性，例如HH、VV、HV、VH极化下的RCS变化，这对于目标识别具有重要意义。 参数辨识与模型优化： 利用实际观测到的雷达回波数据，通过参数估计技术（如最小二乘法、最大似然估计等）来辨识模型中的未知参数，并对模型进行优化，使其能够更好地拟合观测数据。 三、 研究的意义与应用价值 《时变海面雷达目标散射现象学模型》的研究具有重要的理论和应用价值： 提升雷达系统性能： 精确目标跟踪： 准确的时变RCS模型能够帮助雷达更好地预测目标在后续时刻的RCS，从而减小跟踪误差，提高跟踪的鲁棒性，特别是在存在RCS剧烈起伏的情况下。 有效目标检测： 了解目标RCS的时变特性，有助于设计更优的检测阈值，降低虚警率，同时保证对真实目标的漏检率。例如，可以根据RCS的统计特性来动态调整检测门限。 高级目标识别： 目标RCS的时变行为本身蕴含了目标的重要信息，例如船体的运动状态、船体的结构特征、甚至与海浪的耦合方式。通过分析RCS的时间序列特征，可以开发更精细的目标识别算法。 支撑雷达信号处理算法开发： 相干积累优化： 在利用相干处理技术进行目标探测和参数估计时，需要考虑目标RCS的时变性对相干积累增益的影响。模型可以为相干积累的时长和窗长选择提供指导。 非相干积累策略： 对于非相干积累，RCS的波动性会影响积累效果。理解RCS的波动特性有助于设计更有效的非相干积累策略。 自适应滤波： 基于时变RCS模型，可以设计自适应滤波器，以应对目标RCS的快速变化，从而提高信号提取的效率。 促进雷达系统仿真与测试： 场景仿真： 模型可以作为雷达仿真软件中的目标模型，用于生成逼真的雷达回波信号，模拟不同海况和目标运动条件下的探测场景，为雷达系统的设计、测试和验证提供有效手段。 评估算法性能： 利用模型生成的仿真数据，可以对各种雷达信号处理算法进行性能评估，并找出其优势和不足。 深化对海面目标特性的理解： 物理机理研究： 通过构建和验证现象学模型，可以更深入地理解海面目标雷达散射背后的物理机理，特别是目标与海面环境的复杂耦合作用。 数据库建设： 建立起不同类型海面目标的时变RCS模型库，将为雷达领域的研发人员提供宝贵的参考资料。 四、 未来展望 尽管《时变海面雷达目标散射现象学模型》在理论和应用上都取得了显著进展，但对海面目标雷达散射特性的研究仍面临诸多挑战。未来的研究可以从以下几个方向深入拓展： 更高精度和更细粒度的模型： 随着雷达分辨率的提高和目标模型复杂度的增加，需要发展能够描述目标更细微结构（如甲板上的设备、天线的细节）以及海面更复杂动态（如非线性波浪、涌浪）的时变RCS模型。 多物理场的耦合效应： 海面目标在实际环境中还会受到其他物理场的影响，如电磁干扰、目标自身的电子设备辐射等。未来的模型可以考虑这些多物理场之间的耦合效应。 机器学习与人工智能的应用： 结合大数据和人工智能技术，利用大量的实测数据训练和优化现象学模型，或者直接构建基于深度学习的端到端模型，可能能够更有效地捕捉海面目标RCS的时变规律。 实时自适应建模： 发展能够实时监测和更新模型参数的自适应建模技术，使得雷达系统能够根据实时的观测数据动态调整目标模型，从而实现更鲁棒的跟踪和识别。 模型验证与数据获取： 持续加强模型与实测数据的比对验证，以及对不同海况、不同目标、不同观测模式下的海面目标RCS数据进行系统性的采集和分析，将是推动模型发展的重要基础。 总而言之，《时变海面雷达目标散射现象学模型》的研究，为精确理解和描述海面目标雷达散射这一复杂动态过程提供了重要的理论框架和实践工具。其研究成果将有力地推动海面目标雷达探测、跟踪、识别等关键技术的发展，为维护国家海洋权益、提升军事侦察能力提供坚实的技术保障。

评分☆☆☆☆☆

我花了些时间阅读了关于背景理论和前几章的引言部分，感觉作者的写作风格非常扎实且注重基础的构建。他没有急于抛出那些高深的数学模型，而是先花了大量篇幅梳理了海面微波散射研究的历史脉络和现有模型的优缺点，这对于一个初涉此领域的研究者来说是极大的帮助。这种循序渐进的叙述方式，使得那些看似晦涩难懂的物理图像能够逐渐在脑海中清晰起来。特别是作者在回顾经典理论时所展现出的批判性思维，让我感到受益匪浅，他不仅仅是在陈述“是什么”，更是在探讨“为什么是这样”以及“它还能怎样改进”。这种深厚的学术底蕴和娓娓道来的讲解方式，让阅读过程少了一些枯燥，多了一些与智者对话的乐趣，非常适合需要系统性学习该领域基础知识的同行。

评分☆☆☆☆☆

相比于市面上一些偏向于纯理论推导的教材，这本书在“现象学”的阐述上做得尤为出色。作者似乎非常注重将抽象的数学语言“翻译”成可观察、可测量的物理图像。书中穿插的对比分析，比如在不同海况参数下，雷达回波特性的直观变化趋势，极大地增强了可读性和应用性。我特别欣赏作者在讨论模型局限性时所表现出的坦诚态度，他并未将自己的模型描述为“万能钥匙”，而是清晰地指出了在何种物理条件下，现有模型的适用边界在哪里，以及未来可能的发展方向。这种实事求是的态度，对于我们进行实际工程应用时的模型选择和误差预估，提供了极其宝贵的指导意见，避免了盲目套用理论公式的风险。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计和装帧质量给我留下了非常深刻的印象。装帧精美，纸张的质感也很好，拿在手里很有分量感，一看就是一本用心打磨的学术专著。初翻阅时，被其严谨的排版和清晰的图表所吸引，虽然内容涉及了复杂的物理现象和数学推导，但作者在呈现方式上似乎下了不少功夫，力求让读者能够更好地理解那些抽象的概念。特别是那些示意图和实验数据的插图，绘制得非常专业且直观，这对于理解海面散射的复杂机制至关重要。整体来看，这本书的物理形态非常符合一本高质量专业书籍的标准，让人有深入研读的欲望。虽然我尚未深入到每一个公式细节，但从排版和视觉呈现上，已经能感受到作者对学术严谨性的追求。这种对细节的关注，往往预示着内容的深度和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度确实令人赞叹。从宏观的介质特性到微观的波束互作用，作者构建了一个非常完整的理论框架。我注意到书中对不同尺度下散射机制的区分讨论非常到位，这在很多同类著作中是比较少见的。很多地方的数学推导极其细致，几乎每一步的依据和假设都被清晰地标注出来，这体现了作者严密的逻辑思维能力。虽然我个人的数学基础只能算中等偏上，但面对这些复杂的傅里叶变换和积分方程时，书中详尽的步骤解析还是极大地降低了我的理解门槛。可以说，这本书不仅仅提供了一个模型，它更像是一本“如何建立并验证”这类模型的工具书，对于想要在此基础上进行二次开发或创新性研究的人来说，其参考价值是无可替代的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构组织呈现出一种高度的系统性和逻辑性，读起来有一种“环环相扣”的掌控感。从第一章的基础铺垫，到中间模型构建，再到最后对应用场景的展望，章节之间的过渡非常自然流畅，很少出现概念断裂或者信息跳跃的感觉。这种精心设计的章节脉络，使得读者可以非常清晰地追踪作者的思路，一步步地建立起对整个复杂系统的认知。我感觉作者在编排内容时，充分考虑到了学习者的认知负荷，确保知识点是累积而非堆砌的。这本书的厚重感并非源于内容的冗余，而是源于知识的密集和体系的完备，它提供了一个坚实的知识底座，让人在面对未来复杂的海面目标识别和跟踪挑战时，能够胸有成竹。