PDF《班级07074》

第三章 粗糙面几何缩比条件.13 3.1 随机粗糙面的统计参量.13 3.2 粗糙面的几何缩比条件.17 3.2.1 一维粗糙表面几何缩比条件.17 3.2.2 二维粗糙表面几何缩比条件.20 3.3 二维粗糙海面的几何缩比条件.22 3.4 本章小结.26

第四章 粗糙面电磁散射的矩量法

27 4.1 矩量法的基本思想.27 4.2 一维粗糙面散射的矩量法.29 4.2.1 一维导体粗糙面散射.29 4.2.2 一维粗糙面双站散射系数的计算.34 4.2.3 一维粗糙面散射的数值计算及结果分析.37 4.3 二维粗糙面散射的矩量法.39 4.3.1 电磁场积分方程.39 4.3.2 二维导体粗糙面的散射.41 4.3.3 二维粗糙面散射的数值计算及结果分析.48 ii 目录 4.4 本章小结.50 结束语.51 致谢.53 参考文献.55

第一章 绪论

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第一章 绪论1.1 研究背景及意义 随机粗糙表面的电磁波与光波的电磁散射与逆散射特性研究在很多领域具 有重要的学术价值和广泛的应用背景.这些应用都基于相同的电磁原理:当电磁 波照射到物体表面上时,表面上的正负电子中心发生相对位移形成电偶极矩,产 生感应电流,物体表面上所有电偶极矩产生二次辐射,辐射场相互干涉形成空间 的散射场.因此,散射场是电磁波与被照射物体相互作用的结果.物体的散射回 波中往往包含被照射物体的几何形状和电磁参数信息,为目标识别和特征提取提 供了重要信息.例如:在陆地和海洋的遥感中,当雷达波照射陆地或海洋时,散 射回波中包含了诸如地形起伏、土壤水分、农作物成熟情况、海水介电常数、海 面浪高和风向等科学信息;

当雷达用于检测森林、海洋等复杂背景中的坦克、舰 船目标时,雷达回波中还包含有检测目标的形状、位置、运行状态等信息.因此, 目标电磁散射特性研究一直是遥感与对地监测等领域中十分重要和具有广泛实际 应用价值的课题. 随机粗糙表面的电磁散射研究之所以受到越来越多的重视,主要是因为随机 粗糙表面的电磁散射特性与确定性目标的电磁散射特性有着诸多的区别.对于确 定性目标散射问题而言,由于目标的轮廓和介电特性已经确定,所以特定的入射 角和散射角对应的电磁散射系数也随之确定.然而,对于随机粗糙表面而言,粗 糙表面的轮廓随着时间或者空间随机的发生变化,所以其表面轮廓的主要特点是 随机性 ,这一点有别于确定性目标的电磁散射问题.因此,对于随机粗糙表面 的电磁散射问题,应该专注于研究符合特定概率密度分布、具有特定统计参数的 大量粗糙表面的电磁散射特性.通常情况下,随机粗糙表面轮廓采用统计参数来 描述,如均方根高度、相关长度和分维数等,这一点也明显区别于确定性目标的 电磁散射问题.正因为随机粗糙表面的电磁散射问题与确定性目标的电磁散射问 题有诸多不同,而且在军事领域和民用领域都有广泛的应用,所以各个国家都投 入大量的人力物力开展相关的研究工作. 无论是随机粗糙表面还是确定性目标,其散射特性是一个很实际的工程问

2 粗糙面电磁散射缩比关系研究 题,因此不仅仅需要理论计算,还往往需要实地测量.然而大型目标散射特性的 测量需要极昂贵的费用,于是很自然地提出了缩比测量的概念,通过测量缩比后 的模型的散射特性从而得到原型的散射特性.缩比理论的提出几乎与微波工程设 计同时萌生.早在