發(fā)布時(shí)間：2020-11-14 19:41

　　 近海背景下艦船目標(biāo)復(fù)合散射特性研究在軍事、民用等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,意義深遠(yuǎn)。本文根據(jù)隨機(jī)介質(zhì)中的電磁散射理論,對(duì)近海海面幾何起伏特性及其電磁散射特性進(jìn)行仿真。在此基礎(chǔ)上,突破海面與目標(biāo)間耦合散射的計(jì)算困境,利用彈跳射線法(SBR)對(duì)其復(fù)合散射特性進(jìn)行仿真,并結(jié)合Spark分布式系統(tǒng)對(duì)實(shí)際近海環(huán)境中電大尺寸目標(biāo)回波特性進(jìn)行仿真,為新體制雷達(dá)研制、目標(biāo)探測(cè)、跟蹤、識(shí)別提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。論文工作如下:1.在傳統(tǒng)JONSWAP海譜模型中,引入變淺因子,用以衡量水深變量對(duì)海面起伏的影響,并利用蒙特卡羅方法(Monte Carlo)對(duì)所建立的近海幾何模型進(jìn)行仿真,分析水深、風(fēng)速、風(fēng)區(qū)、風(fēng)向角等因素對(duì)模型幾何特性的影響。運(yùn)用3DS MAX、FEKO等軟件實(shí)現(xiàn)不同艦船目標(biāo)精確建模,并基于Rhinoceros軟件中逆向工程、布爾運(yùn)算等方式構(gòu)建近海背景下艦船復(fù)合模型。2.在精確建立近海、艦船復(fù)合模型的基礎(chǔ)上,提出優(yōu)化的SBR方法計(jì)算復(fù)雜場(chǎng)景雷達(dá)散射截面(RCS)。首先,通過修改目標(biāo)面元的介電參數(shù),以考慮不同介質(zhì)的影響,并通過等效電磁流法(MECA)計(jì)算面元表面電磁流,拓展PO方法適用范圍。其次,利用鄰域k-d樹、反向追蹤等技術(shù)來提高GO方法中的射線尋跡、遮擋判斷的效率和準(zhǔn)確性。此外,應(yīng)用多線程并發(fā)計(jì)算,實(shí)現(xiàn)程序工程上的加速優(yōu)化。最后,運(yùn)用改進(jìn)SBR方法,計(jì)算近海背景下艦船目標(biāo)復(fù)合電磁散射,統(tǒng)計(jì)分析其規(guī)律特性。3.搭建Spark分布式系統(tǒng),離散化近海模型與電大尺寸艦船目標(biāo)模型。修正并遷移SBR至Spark集群,并行計(jì)算近海面上方艦船目標(biāo)復(fù)合散射,克服傳統(tǒng)方法在求解海洋環(huán)境中電大尺寸目標(biāo)復(fù)合散射問題時(shí)計(jì)算效率低、內(nèi)存需求大等限制,實(shí)現(xiàn)精確、快速的電磁仿真。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O441;U674.70;E91
【部分圖文】：

向角確定的情況下，水深改變?cè)趲缀文Ｐ偷男螤畈町惿蠜]有明顯體現(xiàn)，不考慮水深對(duì)海面波譜相位因子的影響。圖2.7 近海面幾何模型立體圖圖2.8 水深 3 m 的近海面幾何模型圖2.9 水深 5 m 的近海面幾何模型 圖2.10 水深 10 m 的近海面模幾何型2.4.2 統(tǒng)計(jì)特性分析圖 2.9 - 2.12 統(tǒng)計(jì)分析了水深、風(fēng)速、風(fēng)區(qū)、風(fēng)向角等變量對(duì)近海幾何模型的起伏特性的影響。仿真參數(shù)如下：風(fēng)速 u 5m s，風(fēng)區(qū) X 40 km，風(fēng)向角 0m ，水深 d 5 m，海面大小64 m 64 m，入射波頻率 f 1.2 GHz�？刂茊我蛔兞�，修改對(duì)應(yīng)參數(shù)，繪制圖形。分析可知，隨著水深的減少，非線性水動(dòng)力作用影響增大，波峰升高

不考慮水深對(duì)海面波譜相位因子的影響。圖2.7 近海面幾何模型立體圖圖2.8 水深 3 m 的近海面幾何模型圖2.9 水深 5 m 的近海面幾何模型 圖2.10 水深 10 m 的近海面模幾何型2.4.2 統(tǒng)計(jì)特性分析圖 2.9 - 2.12 統(tǒng)計(jì)分析了水深、風(fēng)速、風(fēng)區(qū)、風(fēng)向角等變量對(duì)近海幾何模型的起伏特性的影響。仿真參數(shù)如下：風(fēng)速 u 5m s，風(fēng)區(qū) X 40 km，風(fēng)向角 0m ，水深 d 5 m，海面大小64 m 64 m，入射波頻率 f 1.2 GHz。控制單一變量，修改對(duì)應(yīng)參數(shù)，繪制圖形。分析可知，隨著水深的減少，非線性水動(dòng)力作用影響增大，波峰升高，更為陡峭，波谷降低，更為平緩，與近海環(huán)境起伏特性相一致。在一定范圍內(nèi)，隨著風(fēng)速的增加，海面整體波動(dòng)幅度

圖2.7 近海面幾何模型立體圖圖2.8 水深 3 m 的近海面幾何模型圖2.9 水深 5 m 的近海面幾何模型 圖2.10 水深 10 m 的近海面模幾何型2.4.2 統(tǒng)計(jì)特性分析圖 2.9 - 2.12 統(tǒng)計(jì)分析了水深、風(fēng)速、風(fēng)區(qū)、風(fēng)向角等變量對(duì)近海幾何模型的起伏特性的影響。仿真參數(shù)如下：風(fēng)速 u 5m s，風(fēng)區(qū) X 40 km，風(fēng)向角 0m ，水深 d 5 m，海面大小64 m 64 m，入射波頻率 f 1.2 GHz�？刂茊我蛔兞�，修改對(duì)應(yīng)參數(shù)，繪制圖形。分析可知，隨著水深的減少，非線性水動(dòng)力作用影響增大，波峰升高
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