随机粗糙面散射的基本理论与方法

前言

第1章随机粗糙面建模

1.1随机粗糙面相关基本知识

1.2随机粗糙面建模的蒙特卡罗方法

1.2.1一维粗糙面建模的蒙特卡罗方法

1.2.2二维粗糙面建模的蒙特卡罗方法

1.3实际动态粗糙海面及其建模

1.3.1实际粗糙海面的基本知识

1.3.2实际动态粗糙海面的功率谱及蒙特卡罗方法建模

1.3.3实际动态粗糙海面的分形模型

1.3.4海浪波方程

参考文献

第2章粗糙面电磁散射近似方法

2.1积分方程方法

2.1.1散射场和散射功率

2.1.2散射系数

2.1.3数值结果及其分析

2.2Kirchhoff近似方法

2.2.1求解切向场n×E和命n×H

2.2.2驻留相位法

2.2.3标量近似法

2.2.4数值结果及其分析

2.3微扰法

2.3.1散射问题公式

2.3.2场强幅值的确定

2.3.3极化系数的确定

2.3.4散射系数的推导

2.3.5数值结果及其分析

2.4小斜率近似方法

2.4.1小斜率近似的散射振幅

2.4.2小斜率近似的双站散射系数

2.4.3数值结果及其分析

2.5双尺度方法

2.5.1粗糙面电磁散射的双尺度方法

2.5.2双尺度法计算实际粗糙海面的电磁散射系数

参考文献

第3章粗糙(海)面电磁散射数值方法

3.1矩量法在一维粗糙面电磁散射中的应用

3.1.1矩量法的基本原理

3.1.2矩量法在一维导体粗糙面电磁散射中的应用

3.1.3矩量法在一维介质粗糙面散射中的应用

3.1.4数值计算及结果分析

3.2快速多极子方法在一维大尺度海面掠入射电磁散射中的应用

3.2.1快速多极子方法

3.2.2快速多极子方法在导体粗糙面电磁散射中的应用

3.2.3快速多极子方法在介质粗糙面电磁散射中的应用

3.3FDTD研究一维粗糙面的电磁散射

3.3.1FDTD的基本原理

3.3.2FDTD在一维粗糙面电磁散射中的应用

3.4TDIE研究一维粗糙面瞬态散射特性

3.4.1TDIE的基本原理

3.4.2TDIE在一维粗糙面瞬态电磁散射中的应用

3.5粗糙面电磁散射并行数值计算方法

3.5.1并行计算基本知识

3.5.2基于消息传递的并行计算

3.5.3并行矩量法在二维导体粗糙面电磁散射中的应用

3.5.4并行FDTD在二维粗糙面电磁散射中的应用

参考文献

第4章分层粗糙面的电磁散射

4.1锥形波入射下Kirchhoff近似求解一维分层粗糙面电磁散射

4.1.1锥形波入射下Kirchhoff近似求解单层粗糙面的电磁散射

4.1.2Kirchhoff近似求解分层粗糙面的电磁散射

4.2Kirchhoff近似结合矩量法求解一维分层粗糙面电磁散射

4.2.1基本理论

4.2.2数值计算结果及讨论

4.3时域有限差分法在分层粗糙面电磁散射中的应用

4.3.1一维分层粗糙面的FDTD方法研究

4.3.2二维分层粗糙面的FDTD方法研究

参考文献

第5章动态海面散射杂波特征分析

5.1动态海面散射杂波的幅值分布

5.1.1最大似然估计法

5.1.2分布模型及其参数估计

5.1.3一维动态粗糙海面的杂波模拟及统计分析

5.1.4二维动态海面杂波特性分析

5.2动态海面散射杂波的多普勒谱特性

5.2.1二维线性海面模型

5.2.2海面回波多普勒谱频移

5.2.3海面回波多普勒谱展宽

5.2.4数值计算结果与讨论

5.3动态海面散射杂波的混沌特性

5.3.1一维动态粗糙海面后向散射杂波的混沌分析

5.3.2二维动态海面后向散射杂波的混沌分析

5.4分形在动态海面散射杂波研究中的应用

5.4.1豪斯多夫测度和豪斯多夫维数

5.4.2维数的几种计算方法

5.4.3海面回波的分维数

参考文献

第6章粗糙面与目标的复合电磁散射

6.1矩量法在粗糙面与目标复合电磁散射中的应用

6.1.1矩量法计算粗糙海面及其上方目标复合电磁散射

6.1.2矩量法计算粗糙海面与其上方漂浮目标复合电磁散射

6.1.3矩量法计算粗糙地面与其下方目标复合电磁散射

6.2Kirchhoff近似与矩量法的混合算法在粗糙面与目标复合散射中的应用

6.3时域有限差分方法在粗糙面与目标复合电磁散射中的应用

6.3.1FDTD在一维粗糙海面与二维目标复合电磁散射中的应用

6.3.2FDTD在一维分层高斯粗糙面与二维目标复合电磁散射中的应用

6.3.3FDTD在二维高斯粗糙面与二三维目标复合电磁散射中的应用

6.4双尺度方法在粗糙海面及其与上方泡沫层复合散射中的应用

6.5互易性定理在粗糙海面与目标复合电磁散射中的应用

6.5.1互易性定理用于求解粗糙海面与其上方平板目标的复合电磁散射

6.5.2互易性定理用于求解粗糙海面与其上方尖锥目标的复合电磁散射

参考文献

第7章粗糙面电磁散射的相关逆问题

7.1基于空间场重构理论的粗糙面逆散射算法

7.1.1频域逆散射算法

7.1.2超宽带脉冲电磁波逆散射算法

7.2粗糙面统计参数的反演与重构

7.2.1分数布朗运动粗糙面的分维数重构算法

7.2.2高斯粗糙面的相关长度和均方根高度的重构算法

7.3基于遗传算法和粒子群优化的粗糙面参数反演

7.3.1遗传算法在粗糙面参数反演方面的应用

7.3.2粒子群优化在海上风速反演方面的应用

7.4神经网在粗糙面与目标复合散射模型建立中的应用

7.4.1神经网络的基本理论

7.4.2基于RBF神经网络的粗糙面与目标复合散射模型建立

参考文献

　　本书是作者及其所在的项目组对随机粗糙面散射的基本理论与方法进行的完整的搜集与整理，总结了自2001年起项目组开展的相关科学研究计划的科研成果，主要包括随机粗糙面的建模及其电磁散射计算方法、随机粗糙面与目标的复合电磁散射以及相关逆问题等一系列随机背景电磁散射热点问题。　　全书共分7章，包括随机粗糙面建模、粗糙面电磁散射近似方法、粗糙(海)面电磁散射数值方法等。本书用e-iwt来表示时谐场中的时间因子。　　本书介绍了随机粗糙面散射的基本理论与方法，内容主要包括随机粗糙面的建模及其电磁散射的计算方法、随机粗糙面与目标的复合电磁散射以及相关逆问题。　　本书可供微波遥感、计算电磁学、电磁成像及复杂环境下雷达目标特征提取领域的广大科技工作者阅读，也可供相关专业高校师生参考。