時變海麵雷達目標散射現象學模型 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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許小劍 著

圖書標籤:

• 海麵雷達
• 目標散射
• 散射現象學
• 時變海麵
• 雷達目標
• 海洋遙感
• 電磁散射
• 海氣相互作用
• 雷達信號處理
• 海洋環境

店鋪： 北京愛讀者圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118084658

商品編碼：29772606403

包裝：平裝

齣版時間：2013-01-01

基本信息

書名：時變海麵雷達目標散射現象學模型

定價：188.00元

作者：許小劍

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2013-01-01

ISBN：9787118084658

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.822kg

編輯推薦

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內容提要

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　　《時變海麵雷達目標散射現象學模型》匯集瞭作者近年來在時變海麵艦船目標寬帶雷達散射特性建模領域基礎理論與仿真應用的研究成果。
　　《時變海麵雷達目標散射現象學模型》利用4大部分、12章的篇幅對時變海麵艦船目標雷達散射現象及其建模與仿真做瞭較全麵的論述。其中，部分由～3章組成，介紹時變海麵電磁散射建模的基本理論和方法，分彆對海譜模型、時變粗糙海而生成方法和粗糙海麵的電磁散射計算技術進行瞭討論。第2部分由第4～7章構成，主要研究時變海麵的後嚮散射調製特性及其統計模型．討論瞭時變海麵的多普勒譜特性、後嚮散射信號調製機理、海雜波統計模型、以及空一時相關海雜波的統計建模與仿真技術。第8～9兩章構成本書的第3部分，討論時變海麵艦船目標的雷達散射建模、仿真與散射機理分析，重點研究瞭海麵艦船目標的水動力運動特性模型和多徑散射模型。第4部分由0～12章構成，闡述時變海麵與目標的高分辨率雷達成像特性建模、散射現象分析及其在目標探測識彆中的應用，包括海麵目標的一維高分辨率距離像、二維閤成孔徑雷達（SAR）和逆閤成孔徑雷達（ISAR）成像以及寬帶單脈衝三維成像等。
　　《時變海麵雷達目標散射現象學模型》可供海洋遙感、空間對地高分辨率觀測、雷達現象學、目標與環境特性技術、雷達和武器係統仿真等技術領域的研究人員和工程技術人員參考，也可作為相關高校教師和研究生的教學與研究參考書。

目錄

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章 海譜模型
第2章 時變粗糙海麵生成方法
第3章 粗糙海麵的電磁散射計算
第4章 時變海麵後嚮散射多普勒譜特性
第5章 時變海麵後嚮散射信號調製機理
第6章 海雜波統計模型
第7章 空-時相關海雜波統計建模與仿真技術
第8章 時變海麵船目標運動特性模型
第9章 時變海麵運動目標多徑散射模型
0章 基於目標復HRRP的統計建模與探測識彆方法
1章 海麵運動艦船目標的SAR成像模型
2章 海麵目標寬帶單脈衝三維成像模型
參考文獻

作者介紹

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　　許小劍，1963年生，江西萬安人。1983年獲閤肥工業大學工學學士學位。1986年獲航天部二院工學碩士學位，1994年英國帝國理工高級訪問學者，2002年獲美布拉斯加大學博士學位。1986年起在航天二院207所從事科研和管理工作。先後任研究員、室主任、副所長和所長；1999年至2002年在美布拉斯加大學環境遙感實驗室研修並獲博士學位；2003年到北京航空航天大學電子信息工程學院任職。現為信號與信息處理學科責任教授。主要研究領域包括遙感特徵建模、分析與處理、雷達成像與目標識彆、智能化信息處理等。獲國傢科技進步二等奬1項、部級科技進步一等奬2項、二等奬4項，1995年獲國務院特殊津貼，1998年被評為航天總公司有突齣貢獻專傢。發錶學術論文200餘篇，其中SCI和EI檢索論文約150篇，閤作齣版專著與教材4部。李曉飛，1983年生。河南南陽人。2005年7月獲北京航空航天大學工學學士學位，2011年1月獲北京航空航天大學工學博士學位，現就職於航天科工集團第二研究院。主要研究方嚮包括海麵電磁散射特性計算、海雜波建模、雷達目標特徵提取與識彆等。發錶SCl、EI檢索論文多篇。刁桂傑，1982年生，河北滄州人。2005年和2008年分彆獲燕山大學電子信息工程專業工學學士學位和信號與信息處理專業工學碩士學位。現就讀於北京航空航天大學，攻讀信號與信息處理專業博士學位，主要研究方嚮為SAR迴波信號建模、高分辨率雷達成像等。薑丹，1981年生，河北保定人。2004年獲河北工業大學信息工程學院電子信息工程專業工學學士學位，2007年獲天津大學電子信息工程學院信號與信息處理專業碩士學位，2011年1月獲北京航空航天大學電子信息工程學院信號與信息處理專業博士學位。現為國傢知識産權局局審查協作北京中心審查員。主要研究領域包括雷達信號處理、電磁散射建模等，在外發錶學術論文8篇。

文摘

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序言

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時變海麵雷達目標散射現象學模型 一、 引言 本書深入探討瞭時變海麵雷達目標散射現象學模型的構建與應用。在現代雷達係統中，精確的目標散射模型是信號處理、目標識彆、跟蹤以及戰場仿真等關鍵環節的基礎。然而，海麵環境的復雜性，尤其是其固有的時變性，使得建立一套能夠準確描述目標在海麵環境下的雷達散射特性的模型變得尤為重要且充滿挑戰。傳統的散射模型往往側重於靜態場景或簡化假設，難以捕捉海麵動態變化對雷達迴波産生的深遠影響。本書正是在此背景下，緻力於發展一套綜閤考慮海麵時變特性的現象學模型，以期提升雷達係統在復雜海麵環境下的性能。 二、 海麵散射的物理機製與挑戰 海麵雷達目標散射現象的本質是電磁波與目標體以及海麵環境的相互作用。目標體本身具有一定的雷達散射截麵（RCS），該截麵與目標的形狀、材料、極化以及入射電磁波的頻率和角度等因素有關。然而，當目標置於海麵之上或附近時，情況會變得更為復雜。海麵本身並非一個簡單的反射界麵，它是一個由無數隨機波浪組成的動態錶麵。這些波浪的起伏、運動以及海浪與目標之間的耦閤效應，都會顯著地改變電磁波的傳播路徑和散射特性。 1. 海浪的統計特性與動力學： 海浪是時變的，其高度、坡度、運動速度等都隨時間和空間發生變化。海浪的統計特性通常用波浪譜來描述，例如Pierson-Moskowitz譜、JONSWAP譜等，這些譜描述瞭海浪能量在不同頻率上的分布。而海浪的動力學則涉及海浪的傳播、衰減、破碎等過程。這些動態變化直接影響著海麵相對於雷達波的瞬時幾何形狀，從而改變瞭雷達波的入射角和反射角。 2. 海麵迴波的相乾與非相乾散射： 雷達迴波是由目標體和海麵共同産生的。海麵本身會對雷達信號産生散射，這些散射可以分為相乾散射和非相乾散射。相乾散射是指海麵與雷達波之間産生的穩定、可預測的散射分量，主要與海麵的平均坡度等宏觀特性有關。非相乾散射則是由海浪的隨機起伏引起的，其幅度、相位和到達時間都具有隨機性，常常錶現為海雜波。海雜波的頻譜特性（如多普勒頻率）會隨著海浪的運動而變化，對固定目標的迴波信號産生顯著的乾擾。 3. 目標-海麵耦閤效應： 當目標浸入海麵以下一部分（如船隻的船體）或者靠近海麵時，目標與海麵的相互作用將變得非常重要。這種相互作用包括： 鏡像效應： 海麵可以作為一個近似的反射鏡，産生目標的鏡像目標。當目標與海麵之間的距離變化時，鏡像目標的位置和強度也會隨之變化，從而影響總體的雷達散射。 波浪對目標遮擋與透射： 海浪的起伏可能在某些時刻遮擋部分目標，使其不再被雷達探測到，或者改變電磁波的傳播路徑，導緻信號衰減。 海浪引起的誘導電流： 對於導體目標，海浪的運動可能會在目標錶麵引起感應電流，從而改變其散射特性。 目標對海浪的影響： 目標的存在也會對周圍的海浪産生擾動，例如船隻航行時産生的船尾波，這種擾動又會反過來影響雷達散射。 4. 時變性的量化與建模挑戰： 將上述復雜的物理過程量化並納入散射模型是一項艱巨的任務。海浪的隨機性和多尺度特性，目標與海麵的時空耦閤，以及雷達信號的時域、頻域特性，都要求模型具有足夠的精度和靈活性。傳統的基於固定幾何模型的方法難以描述這種動態變化。 三、 現象學模型的構建思路 本書提齣的時變海麵雷達目標散射現象學模型，區彆於純粹的物理光學或幾何光學等第一性原理推導模型，更側重於通過觀測和數據擬閤，建立能夠“描述”海麵環境下目標散射行為的數學關係。其核心思想是：在保留足夠物理依據的前提下，用一組參數化的模型來近似模擬復雜的時變散射過程。 1. 模型的分層設計： 基礎散射模型： 首先，需要建立一個描述目標在理想無海麵環境下的散射模型。這可以基於已有的RCS模型，例如基於幾何形體（如圓柱、球體、圓錐等）的近似解析模型，或者基於電磁仿真軟件（如FEKO, HFSS）獲得的RCS數據。 海麵環境附加模型： 接著，引入描述海麵環境對散射影響的附加模型。這部分模型將捕捉海浪、海雜波等時變因素的作用。 海浪模型： 采用統計學方法描述海浪的起伏，例如利用高斯隨機過程來描述海麵高度的隨機波動。模型可以考慮波浪的譜分布、傳播方嚮等參數。 海雜波模型： 針對海雜波的特性，可以引入如K分布、Weibull分布等非高斯分布模型來描述其幅度統計特性。同時，海雜波的動態特性，如多普勒效應，也需要被納入考量，例如通過時變濾波器或自適應方法來模擬。 目標-海麵耦閤模型： 針對鏡像效應、遮擋效應等，建立相應的修正模型。例如，鏡像效應可以被建模為一個額外的散射源，其位置和強度隨海麵高度和目標與海麵距離的變化而變化。遮擋效應可以基於目標的幾何輪廓和瞬時海麵高度來計算。 2. 時變性的引入： 參數的時變性： 模型中的關鍵參數，如目標相對於海麵的相對位置（特彆是垂嚮高度）、海麵的瞬時坡度、目標被遮擋的比例等，都被視為時間的函數。這些函數的引入使得模型能夠動態地描述散射截麵隨時間的變化。 隨機過程的應用： 海浪的運動和海雜波的産生本質上是隨機過程。模型需要利用隨機過程理論來描述這些時變特性，例如生成符閤特定統計特性的海麵高度序列或海雜波迴波。 時域與頻域的結閤： 考慮雷達信號的時域脈衝特性和海麵散射的時變頻域特性（如多普勒頻移），模型可以被設計成在時域和頻域都能提供有效的描述。 3. 參數的獲取與校準： 數據驅動方法： 現象學模型的一個重要特點是依賴於觀測數據。通過實際雷達測量數據，可以對模型中的參數進行估計和校準。例如，通過分析在不同海況下目標的迴波數據，可以反推齣海麵模型和耦閤模型中的關鍵參數。 仿真數據輔助： 結閤一些精細的物理模型或電磁仿真結果，可以生成用於模型校準和驗證的輔助數據。 模型集成： 將各個子模型集成起來，形成一個完整的時變散射模型。模型的輸齣可以是目標在不同時刻的雷達散射截麵（RCS），或者更復雜的散射矩陣。 四、 模型的核心組成部分 本書提齣的時變海麵雷達目標散射現象學模型，其核心組成部分主要包括以下幾個方麵： 1. 基礎目標散射模型（Base Target Scattering Model）： 目標幾何描述： 采用參數化方法或數據庫來描述目標體的幾何形狀，例如，可以通過一組基本幾何體（如球體、圓柱、平闆）的組閤來近似目標，或者利用CAD模型簡化後的描述。 靜態RCS模型： 基於目標幾何形狀和材料特性，計算在特定入射角度和極化下的雷達散射截麵（RCS）。對於復雜目標，可以采用諸如Raleigh近似、GO（幾何光學）、PO（物理光學）、GTD（均勻幾何繞射理論）等方法，或者直接使用預先獲得的RCS數據庫。 2. 時變海麵模型（Time-Varying Sea Surface Model）： 海麵高度統計模型： 描述海麵高度隨機波動，常用的模型包括： 高斯隨機過程： 假設海麵高度服從高斯分布，其統計特性由海浪譜（如Phillips譜、Pierson-Moskowitz譜、JONSWAP譜）決定。模型需要考慮海浪的波浪譜、波浪方嚮譜以及它們隨時間的演化。 雙參數海浪譜： 能夠更精細地描述不同海況下（如風浪、湧浪）海浪的能量分布。 海麵坡度統計模型： 海浪的起伏導緻海麵具有隨機的坡度，這對電磁波的反射和摺射方嚮産生影響。模型需要計算海麵瞬時坡度的統計特性，通常與海麵高度的二階導數相關。 海浪動力學模型： 考慮海浪的運動速度和方嚮，以及可能的海浪破碎等現象。這些動力學信息可以被用來驅動海麵幾何形狀的時變更新。 3. 目標-海麵耦閤模型（Target-Sea Surface Coupling Model）： 鏡像效應模型： 建立目標與其海麵鏡像之間的相互作用模型。 鏡像位置： 鏡像目標的位置取決於目標相對於海麵的高度和海麵的瞬時坡度。 鏡像強度： 鏡像目標的強度取決於海麵的反射係數（例如，海水的菲涅爾反射係數）和海麵粗糙度帶來的衰減。 遮擋與透射模型： 幾何遮擋： 根據目標體的幾何輪廓和海麵的瞬時起伏，計算海浪對目標産生的遮擋區域，從而估計被遮擋部分的散射貢獻。 透射衰減： 對於部分浸入海麵以下的目標，電磁波在穿越海麵時會發生衰減，模型需要考慮這一衰減效應。 海麵粗糙度對目標散射的影響： 海浪的起伏還會影響入射到目標上的電磁波的實際方嚮，以及從目標散射齣來的電磁波的傳播路徑，導緻散射能量的擴散或聚焦。 4. 海雜波模型（Sea Clutter Model）： 幅度統計模型： 描述海雜波迴波幅度的分布特性。 高斯雜波： 在低分辨和低海況下，海雜波可以近似為高斯分布。 非高斯雜波： 在高分辨、高海況或特殊探測模式下，海雜波呈現非高斯特性，例如： K分布： 能夠很好地描述具有“尖峰”和“重尾”特性的海雜波，其參數與海浪大小和探測距離有關。 Weibull分布： 另一種常用的非高斯雜波模型。 對數正態分布： 也有用於描述海雜波的場景。 多普勒特性模型： 海浪的運動會導緻海雜波的多普勒頻移，從而産生多普勒頻譜。模型需要描述這種多普勒頻移的分布，例如，由海浪的平均速度和速度方差決定。 時域相關性模型： 海雜波迴波之間存在時間上的相關性，模型可以描述這種相關性，例如，通過自相關函數或功率譜密度來錶示。 5. 時變散射截麵（Time-Varying RCS）輸齣： 瞬時RCS： 模型輸齣的是目標在不同時刻的瞬時RCS值，這些值是動態變化的，反映瞭海麵環境的時變性。 RCS的統計平均： 模型也可以用於計算在一定時間窗口內的RCS統計平均值，這對於雷達性能評估和係統設計很有意義。 散射矩陣（可選）： 在更高級的模型中，可以進一步計算目標的散射矩陣，以描述不同極化之間的耦閤效應。 五、 模型應用與研究方嚮 本書提齣的時變海麵雷達目標散射現象學模型，具有廣泛的應用前景，並指明瞭未來研究的潛在方嚮： 1. 雷達信號處理： 海雜波抑製： 精確的散射模型能夠更好地理解海雜波的特性，為設計更有效的海雜波抑製算法（如自適應濾波、脈衝多普勒處理）提供理論依據。 目標檢測與跟蹤： 考慮海麵動態變化對目標迴波的影響，可以提高在復雜海況下的目標檢測概率和跟蹤魯棒性。 目標識彆： 目標在海麵環境下的散射特性會發生顯著變化，利用時變散射模型可以提取更具辨識度的特徵，提高目標識彆的精度。 2. 雷達係統設計與仿真： 雷達參數優化： 通過仿真評估不同雷達參數（如頻率、脈衝寬度、波形）在海麵環境下的性能，從而優化雷達係統設計。 戰場環境仿真： 構建逼真的海麵目標雷達散射仿真場景，為雷達操作人員和開發人員提供訓練和測試平颱。 3. 電磁散射理論研究： 模型驗證與修正： 實際雷達測量數據可以用來驗證和修正模型，不斷提升模型的精度和普適性。 新模型開發： 針對模型在某些方麵的不足，例如對特定海況（如高海況、波浪破碎）或特定目標類型（如小目標、密集目標）的描述能力，可以進一步探索新的建模方法。 多物理場耦閤： 考慮電磁波與海麵流體動力學、聲學等其他物理場的耦閤效應，構建更全麵的多物理場仿真模型。 六、 結論 本書對時變海麵雷達目標散射現象學模型的構建進行瞭係統性的闡述。通過深入分析海麵環境的復雜性及其對雷達目標散射的影響，提齣瞭一種分層、參數化的建模框架，有效地整閤瞭基礎目標散射、時變海麵特性、目標-海麵耦閤以及海雜波等關鍵要素。本書的研究成果不僅為提高雷達在復雜海麵環境下的性能提供瞭理論支持和實踐指導，也為未來相關領域的研究開闢瞭新的思路和方嚮。理解和掌握海麵環境下目標雷達散射的時變性，是實現下一代雷達智能化、自主化發展的關鍵挑戰之一，本書為此貢獻瞭重要力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度和廣度令人印象深刻。它不僅僅停留在對已知現象的描述，更深入地探討瞭其背後的物理機製。特彆是在處理復雜環境下的散射問題時，作者似乎非常注重對各種不確定性因素的建模，這一點在實際工程應用中至關重要。我感覺作者對該領域的研究已經達到瞭爐火純青的地步，書中涵蓋的參考文獻也顯示瞭作者對國內外最新研究進展的緊密跟蹤，是一本非常具有前瞻性的著作。

評分☆☆☆☆☆

從實用性的角度來看，這本書的理論框架具有很強的可操作性。許多章節不僅闡述瞭“是什麼”和“為什麼”，還提供瞭“怎麼做”的指導。例如，書中對不同參數設置下的模型預測結果的討論非常詳盡，這對於從事係統設計和算法開發的人員來說，提供瞭寶貴的參考數據和模型驗證的基礎。我期待能將書中的某些方法應用到我的實際項目中去驗證其有效性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計和印刷質量都達到瞭專業水準，封麵設計簡潔大氣，用色穩重，很有學術氣息。內頁紙張選擇瞭偏暖的米白色，閱讀起來眼睛不容易疲勞，這對於需要長時間閱讀專業文獻的讀者來說非常友好。排版清晰規範，公式和圖錶的位置安排得當，邏輯性很強。雖然是專業性很強的理論書籍，但作者在細節處理上很用心，比如對關鍵概念的標注和索引的完善，都體現瞭作者的嚴謹態度。

評分☆☆☆☆☆

閱讀過程中，我發現作者的寫作風格非常沉穩且富有條理，語氣堅定而不失謙遜。文字錶達精準，很少齣現模棱兩可的錶述，這在理工科著作中是難能可貴的品質。整本書的敘事節奏把握得很好，不會讓人感到拖遝，也不會因為信息量過大而産生閱讀障礙。這本書無疑為該研究領域提供瞭一個堅實的理論基石，是未來相關研究人員案頭必備的參考書。

評分☆☆☆☆☆

我特彆欣賞作者在概念引入和理論推導過程中的循序漸進的處理方式。一開始從基礎物理原理講起，逐步過渡到復雜的數學模型，邏輯鏈條非常清晰。對於一些抽象的物理現象，作者往往會用通俗易懂的類比來輔助解釋，這極大地降低瞭初學者的理解門檻。即便是一些需要深厚數學功底纔能掌握的章節，作者也盡可能地提供瞭詳細的推導步驟，而不是直接給齣結論，這對於想要深入理解理論根源的研究者來說，價值非凡。