复杂目标部件的光散射特性研究

论文摘要

本文以复杂装甲车目标及其部件为研究对象,利用结合了蒙特卡洛法的光线追踪算法计算目标LRCS的单次散射和二次散射以及目标在可见光波段的光谱散射亮度。着重分析了部件二次散射对复杂目标的贡献和影响,分析了二次散射的主要来源。同时,将复杂目标模型按复杂程度不同进行分层次建模,计算不同复杂程度模型的单次和二次散射结果,比较了模型之间的差异和相对误差。将复杂目标模型与不同地物地形进行复合建模,计算了目标与地物之间的在可见光波段的光谱散射亮度。首先,介绍了表征目标光散射特性的两个重要物理量BRDF和LRCS以及他们之间的关系。而后介绍了常用的五参数BRDF模型。选取了三种具有代表性的典型样片,类朗伯材料白漆样片,类镜面材料卫星黄色包覆样片和普通粗糙面墨绿色喷漆样片,对样片在两个典型激光波段进行了参数反演。介绍了基于MODIS卫星传感器遥感数据的核驱动BRDF地物模型,介绍了裸土地形和沙漠地形常用的BRDF模型。介绍了光线追踪法的基本原理,对追踪方式和光线的追踪过程进行了说明。将蒙特卡洛法应用在光线追踪过程中,计算效率有着显著提升。以基础结构球型目标为例,验证了光线追踪算法在计算目标光散射特性时的正确性。以复杂目标中最常见的二面角部件为研究对象,研究了材质、BRDF模型精度、二面角夹角对二面角部件计算结果的影响。随后对复杂目标装甲车模型根据模型复杂程度进行不同层次的建模,分别计算了不同模型在不同天顶角情况下的散射结果,对计算结果进行了比较分析。分析了二次散射的主要来源。对复杂目标的精细化部件进行单独计算,发现结果受目标尺寸影响,与整体复杂目标相比,细微部件的结果可以进行忽略。分析了不同模型之间的相对误差,得到了初步结论,在工程允许的误差范围内,对复杂目标模型进行一定的部件删减是有利于提升计算效率的。最后,对复杂目标及部件的在可见光波段的光谱散射亮度进行了计算。将复杂目标与地物进行复合建模,计算讨论了不同地物与复杂目标之间的散射情况。对比了不同地物与目标复合散射的结果。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨昭

导师: 白璐

关键词: 复杂目标,二次散射,光谱散射,光线追踪

来源: 西安电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 西安电子科技大学

分类号: O436.2

DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.001997

总页数: 91

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标签：复杂目标论文;  二次散射论文;  光谱散射论文;  光线追踪论文;