闫炜[1]2004年在《典型军事目标激光散射特性的建模仿真》文中研究说明论文研究了复杂目标激光散射特性的理论建模和数字仿真方法，提出的目标电光散射特性中的几何建模方法，实现了3D建模的模块化设计，具有较好的通用性。应用此方法，建立了某驱逐舰的3D几何模型。 在对目标光散射特性的理论研究中，提出了目标表面材料双向反射分布函数的参数模型方法。该参数模型方法和单纯的理论分析计算比较，描述粗糙表面BRDF从形式上更加简洁，计算也更加方便，而且也弥补了实验测量的不足。应用此方法，建立了舰船目标叁种样片在1.06μm波段的BRDF参数模型，和实验结果的比较表明，二者具有较好的一致性。 以BRDF参数模型理论和优化结果为基础，在对大型复杂目标光散射的计算中，提出了积分步长自适应算法，该方法和固定积分步长算法比较，可大大缩短计算机时，提高了计算效率。不但可在目标光散射计算中得到应用，也可应用于对复杂目标的微波散射特性计算建模和仿真中。应用此研究方法，针对激光制导航空炸弹武器系统，数字仿真了舰船目标1.06μm波段的激光散射特性。仿真结果已经在武器系统的研制中得到了应用，应用情况良好。
王瑞君[2]2015年在《太赫兹目标散射特性关键技术研究》文中指出近年来,太赫兹科学与技术的不断发展促使太赫兹雷达在诸多领域产生广泛应用。做为共性基础问题,目标散射特性是太赫兹雷达系统论证、设计以及实际应用的基础,也是催生新的雷达系统形态的前提。掌握太赫兹频段目标散射特性已成为该研究领域一项迫切而重要的任务。但是,由于太赫兹频段恰好处于由宏观电子学向微观光子学过渡的频段,目前目标材料对太赫兹波的响应机理尚且不明,目标表面可与波长比拟的细微结构对太赫兹波散射的影响规律不清,同时有效的散射特性计算方法与实验测量手段缺乏,这些问题的存在给太赫兹频段目标散射特性理解与太赫兹雷达技术的实际应用带来了严峻挑战。结合微波频段和光学频段目标散射特性技术研究手段与方法,可为太赫兹频段目标散射特性研究提供一定的思路和启发。本文从太赫兹波与目标相互作用机理以及影响散射机理的因素出发,开展太赫兹频段目标散射特性的研究工作。首先,针对太赫兹频段目标材料对太赫兹波的响应机理与响应方式的不同,通过对微观作用机理进行分析和讨论,建立了典型金属材料在太赫兹频段的有效介电系数模型。针对所建立的太赫兹频段金属材料介电系数模型,基于阻抗边界条件的电磁计算方法分析了太赫兹频段金属材料的频率色散对散射特性的影响。同时,针对光滑金属球这一典型研究目标,提出了大介电系数条件下的精确散射解,并据此获得了光滑金属球从微波频段到光学频段的RCS变化曲线。计算分析结果表明太赫兹频段金属材料介电系数的色散对目标散射特性的影响较小,典型金属材料在太赫兹频段仍具有接近于1的反射率。球型目标的精确散射解同时可用于分析任意材料光滑球的散射特性。其次,针对太赫兹频段目标表面存在的可与波长比拟的粗糙结构特征以及这些粗糙结构对目标散射特性造成的特殊的响应规律,通过精确几何建模、精确电磁计算、粗糙散射特性建模等手段研究和分析太赫兹频段目标粗糙表面对散射特性的影响。研究从简单粗糙标准体目标出发,提出了粗糙标准体目标几何建模方法,并基于精确数值方法和蒙特卡洛仿真方法研究了不同表面粗糙度水平对标准体目标散射特性的影响。针对金属球这一典型目标,基于全波法研究了粗糙条件下的相干散射和非相干散射建模问题,在综合考虑金属球色散特性和粗糙表面结构后给出粗糙金属球从微波频段到光学频段的散射截面变化曲线,获得了随着频率增加金属球散射特性的直观和定量理解,解释了激光频段粗糙铝球的后向散射增强效应。再次,在分析和掌握了散射特性问题中目标材料和粗糙结构两方面的输入参数对散射特性的影响后,进一步提出了太赫兹频段实际粗糙凸体目标散射特性建模与计算方法。在粗糙目标的几何建模方面,通常的精细面元剖分建模方法使得散射计算问题难以求解,针对这一问题提出了确定性建模与统计性建模相结合的电大尺寸粗糙目标几何建模方法,为实现粗糙目标散射特性的有效计算提供了基础条件。在计算方法方面,分别基于基尔霍夫近似理论和全波法理论提出了实际粗糙凸体目标散射特性建模与计算方法,所提方法可获得粗糙目标的散射场和散射截面计算结果,为太赫兹频段目标散射特性的理论研究提供了支撑,通过部分标准体目标的计算仿真验证了所提方法的准确性和有效性。最后,在太赫兹频段目标散射特性分析的技术与手段方面,开展了基于雷达成像方法的特性研究以及成像方法本身研究。太赫兹雷达成像的高分辨率优势对目标散射特性分析具有重要意义,为此针对太赫兹雷达成像的高方位向分辨率特点,首先提出了基于方位俯仰观测孔径的类光学图像成像方法,该方法可获得目标在二维多普勒平面的成像结果并可用于目标的散射点诊断与分析;针对太赫兹频段目标成像结果中散射点数目急剧增加和目标散射分布呈现出的块结构分布特性,将压缩感知理论引入太赫兹雷达图像重建中,提出了基于块稀疏恢复理论的目标图像重建方法。为了处理实际目标图像中块分布的不均匀特性,定义了基于块不均匀划分的块稀疏信号以及块互相关系数,仿真结果证明通过开发目标图像的块结构特征信息可改善图像重建性能;针对目前太赫兹实验雷达的收发分置实现方式,提出了一种双站太赫兹雷达方位俯仰成像方法,可用来获取目标的双站成像结果并分析目标的双站散射特性,同时通过引入压缩感知理论实现了基于少数测量的超分辨图像重建,基于电磁计算数据验证了获得坦克目标在不同双站角下的超分辨图像的能力;最后,针对太赫兹波的波长短优势,结合实孔径和合成孔径成像的概念提出了太赫兹雷达多视角实阵列成像方法,仿真结果证明实孔径与虚拟孔径的结合有效提高了太赫兹雷达成像的分辨率,对于太赫兹雷达的安检和站开式成像等应用具有重要借鉴意义。
高宇辰, 周冰, 刘贺雄, 陈玉丹[3]2017年在《军事目标激光散射特性研究进展》文中进行了进一步梳理军事目标的激光散射特性是影响装备作战效能的重要因素,对于研究激光装备的作用距离、装备的激光隐身性能具有重要的意义。本文介绍了目标激光散射特性的基本概念,从理论模型和经验公式两方面介绍了激光散射特性的理论建模研究成果,分析了各种模型和经验公式的适用范围。从目标表面材料BRDF测量、缩比模型LRCS测量、真实目标LRCS测量叁个方面,分析了国内外典型测量方法、相关应用以及下一步发展方向,为后续目标散射特性的研究提供借鉴。
刘安安[4]2002年在《目标与环境光散射辐射特性与应用研究》文中指出本文主要研究目标与环境的光散射辐射问题。以粗糙面电磁散射和辐射理论为基础，讨论了目标激光雷达散射截面(LRCS)和双向反射分布函数(BRDF)之间的关系；利用Lowtran7大气传输模型计算了光波大气斜程衰减和阳光、天地背景辐射，讨论了湍流大气对光波传输的影响；分析了不同环境条件下目标对复杂背景辐射的光散射的特性；编制了“激光半主动制导目标与环境特性仿真软件1.0版本”，计算了激光半主动制导探测器在复杂环境中接收的目标散射回波能量，分析了大气能见度对激光制导作用距离的影响；通过建立和求解空间目标热平衡方程，计算了空间目标的平衡温度，讨论了空间目标的光辐射特性。
郭冰涛[5]2015年在《强辐射源作用光电成像系统成像特性建模及性能评估》文中进行了进一步梳理近年来,光电成像系统由于具有能够在夜间和恶劣环境条件下工作、不易被发现等特点,被广泛应用于军事目标的侦察、监视、预警和精确打击等作战任务,被称为现代武器系统(如航空/航天侦察监视预警系统、精确制导武器系统)的―眼睛‖,是现代战场中实施可靠探测与识别、准确捕获与跟踪、精确打击和保存己方实力的决定性因素,是夺取战斗胜利的前提和基础。然而,现代战场环境中多种多样的强辐射源干扰手段和干扰方式,使得战场光学环境不断恶化,导致光电系统性能下降甚至功能损坏。为此,科学评价强辐射源作用光电成像系统性能是十分必要且迫切的,它能够为提高我国光电成像系统对现代战场环境的适应能力,实现光电成像系统抗强辐射源干扰防护能力研究提供理论依据和数据支持。本文以实现强辐射源作用光电成像系统成像特性建模及性能评估为目标,针对目标及其背景辐射散射特性、强辐射源辐射特性、强辐射源作用目标及其背景辐射特性、强辐射源作用系统成像信号特性等关键问题进行了研究,开展的具体工作如下:第一部分研究了强辐射源作用光电成像系统成像特性机理。综合考虑强辐射源的工作特点、运动特性及时间特性等,分析了典型强辐射源(如战场火光、红外诱饵弹、可见光照明弹、激光源等)的辐射特性。依据光电成像系统中各组件对辐射能量的传递和转化原理,研究了强辐射源对系统成像特性的影响机理,为后文建立强辐射源作用目标及其背景表面辐射特性和强辐射源作用光电成像系统效应奠定了理论基础。第二部分研究了强辐射源作用目标及其背景辐射散射特性综合建模方法。通过研究不同波段成像系统输出信号之间线性关系,提出了基于实测数据的波段推演方法,实现了目标及其背景自身辐射特性高置信度建模。在此基础上,结合目标及其背景表面散射特性、不同类型强辐射源辐射特性及运动特性,提出了不同强辐射源作用目标及其背景辐射特性实时计算方法,实现了强辐射源作用目标及背景表面辐射特性动态仿真。第叁部分研究了强辐射源作用微光夜视系统成像信号特性表征方法。依据微光夜视系统自动亮度控制电路工作原理,结合系统信号响应特性,提出了强辐射源作用系统增益特性定量表征方法,实现了强辐射源作用系统增益特性动态仿真。基于光电子产生原理及MCP散射理论,研究了光晕尺寸及灰度分布与强辐射源能量之间的关系,实现了强辐射源作用系统光晕效应高置信度建模。第四部分研究了强辐射源作用红外成像系统成像信号特性表征方法。依据红外成像系统自动增益控制电路工作原理,结合系统信号响应特性及系统动态范围、增益特性、灰度量化,提出了强辐射源作用系统增益特性定量表征方法,实现了强辐射源作用系统增益特性动态仿真。依据系统信号转移及传输方式,通过研究系统饱和溢出电荷的转移和传输规律,建立了典型强辐射源(如高重频脉冲激光)作用系统饱和串扰效应模型。第五部分研究了强辐射源作用光电成像系统成像特性建模方法。结合上文建立的强辐射源作用目标及其背景表面辐射散射特性模型、强辐射作用系统成像信号特性模型,综合考虑目标及其背景表面辐射散射特性、强辐射源辐射特性及运动特性、强辐射源作用目标及其背景辐射特性、系统成像信号特性等,提出了目标-背景-强辐射源-大气-成像传感器复合作用的系统成像特征量化模型,实现了不同强辐射源及多种强辐射源综合作用系统成像特性仿真,研究了不同条件下强辐射源对系统侦察性能的影响;在此基础上,依据跟踪系统的工作原理及典型跟踪方式,提出了强辐射源作用系统跟踪特性动态仿真方法,实现了强辐射源作用系统跟踪性能评估。
曹安力[6]2004年在《周视激光近炸引信典型目标激光散射特性研究》文中进行了进一步梳理本文从防空导弹周视激光近炸引信研制需求出发，先简单介绍了周视激光近炸引信及描述目标激光近场散射特性的几个基本概念。在此基础上，从理论及实际测试两个方面，对近场典型目标激光散射特性进行理论建模和验模的全面分析，特别是从工程实用的角度提出了针对周视激光近炸引信的目标激光近场散射特性的研究方案及方法，进行了部分数据测试及理论计算，为下一步针对周视激光近炸引信的各类典型目标进行理论分析、仿真计算及验模测试试验工作提供指导。
李良超[7]2007年在《目标光学特性建模及其应用研究》文中提出本文受到多个国防预研项目的资助,主要完成了以下几方面的工作：在分析了人工神经网络的基本理论基础上,提出了使用BP神经网络建立BRDF模型的方法,建立了多种材料激光波段2维、3维BRDF模型和某材料的含波长信息BRDF模型。结果表明神经网络模型具有精度高,适应范围广等的特点。针对实际目标大多由不同表面材料组成的特点,建立了含材料信息的复杂目标几何模型,提出计算覆盖多种材料LRCS的可视化计算方法。设计并完成了光学特性计算软件包。计算了大量空中、地面目标覆盖不同材料、多种运动姿态下的LRCS角分布曲线,并对结果进行了分析讨论。测量了某脱漆严重的靶机的后向LRCS角分布,计算了该目标使用蒙特卡罗方法模拟不同脱漆情况下的LRCS,估计靶机的脱漆程度。基于缩比理论和测量方法,研究复杂目标LRCS的缩比关系。通过对F16等飞机的缩比模型的测量和全尺寸目标的计算分析,对缩比理论和计算方法同时做了验证。并指出缩比模型的LRCS计算和测量误差,推算到全尺寸保持不变。研究了海天背景下的目标和背景的各种辐射及散射特性、大气传输特性,设计完成了海天背景下的红外仿真系统。集太阳、天背景辐射计算,大气路径透过率计算,目标和海面建模、辐射及对背景辐射的散射计算等功能于一体。输出结果包括仿真图像,数据、曲线等。
林嘉轩[8]2013年在《复杂目标激光脉冲波束散射特性及其应用研究》文中研究说明目标激光脉冲波束散射是激光雷达目标特性研究的重要内容。对激光雷达仿真和系统论证具有重要的应用价值。本文基于材料激光双向反射分布函数(BRDF)和激光雷达截面研究复杂目标对激光脉冲波束的散射特性,并将其应用到激光引信回波和激光雷达叁维距离成像仿真中。以粗糙面光散射理论为基础,介绍双向反射分布函数的基本理论及性质,讨论了它和其他描述表面光学特性物理量之间的关系。应用遗传算法对目标表面材料样片BRDF实测数据进行建模,获得了适合于工程应用的五参数统计模型。讨论了激光雷达散射截面与距离分辨雷达截面。探讨了非均匀脉冲波束散射及其在激光引信回波仿真中的应用,对激光引信仿真原理进行深入分析。在数值仿真中提出像素索引方法,解决了场景离散化、局部照射等关键技术。基于双向反射分布函数分析了激光脉冲与目标的相互作用过程,实现了适用于工程应用的激光引信回波仿真。完成了弹目交会引信回波仿真软件设计,实现动态场景脉下的激光引信回波仿真。提出了软件框架与功能模块划分设计,分析了仿真软件流程结构及各模块之间的交互。在虚拟仿真系统中实现了引信弹目交会数值试验,对仿真结果进行了分析研究。讨论了光散射在激光雷达叁维成像仿真中的应用。论述了激光叁维成像中的光散射理论,针对基于APD阵列的单脉冲叁维距离成像雷达体制,分析了成像仿真原理,并对仿真系统各模块进行了建模。基于计算机图形学实现复杂目标叁维距离成像仿真。针对典型案例分析了激光脉冲、目标类型、材料特性对成像特征的影响。解决多材质复杂场景仿真关键技术,基于显卡硬件加速实现复杂场景下的目标激光叁维距离成像仿真。
黄纪军[9]2005年在《FOPEN SAR地面目标散射特性分析及检测研究》文中认为FOPEN SAR能够穿透叶簇并发现隐蔽于叶簇的目标,具有极其重要的军事价值。地面目标散射特性分析及检测研究是FOPEN SAR研究的重要组成部分。论文运用时域有限差分(FDTD)的复合激励法,在对卡车、坦克等复杂目标和树电磁建模的基础上,深入地分析了目标和树模型的电磁散射特性,提取了目标区别于树杂波的电磁特征,进而构建了基于这些电磁特征的FOPEN SAR目标检测方法,并应用于实验数据中进行目标检测。 首先,论文阐述了时域有限差分方法的基本原理,提出了适于计算地面背景下目标散射特性的FDTD分析方法—复合激励法。此方法将地面复杂目标超宽带散射特性分析过程分为两步:第一步,研究地面的散射特性,求出目标的激励场;第二步,运用求出的目标激励场照射目标,获得地面背景下目标的宽带散射特性。进而论文详细研究了运用该方法分析地面目标和树散射特性的关键技术,分析和解决了叁个关键问题:1)色散媒质的FDTD迭代方程问题,建立了用于计算色散媒质的FDTD迭代方程;2)有耗色散媒质的吸收边界条件问题,运用了GPML边界条件来吸收色散媒质目标产生的凋落波;3)时域近场—远场的变换问题,确立了时域场的变换法则。 其次,深入研究了地面复杂目标和树的FDTD几何—电磁建模方法。针对复杂目标,提出了一种全新的复杂目标FDTD几何—电磁建模方法:基于3D引擎Direct X的FDTD几何—电磁建模方法,并给出了具体实现。论文将计算机图形学与计算电磁学结合到一起,通过目标的ACAD模型,获得目标的几何形状和材质等信息,按照电磁计算的要求,合理确定FDTD计算网格的尺寸,运用Direct X的矢量计算能力剖分目标,通过判断网格与目标的交与交的属性来完成复杂目标的FDTD几何—电磁建模。针对树模型,论文根据国外研究成果和叶簇穿透实验数据,得出全树模型可以简化为树干树枝模型,进而对比树干树枝模型和树干模型的散射回波及SAR图像,可将树干树枝模型简化为树干模型—有耗介质圆柱。 第叁,论文深入地分析了不同媒质参数大地的散射特性,得到了目标的激励场,进而计算了我国的东风卡车、台湾地区的M60主战坦克、美国的M2A2布雷得力战车、美国的Brdm反坦克装甲车、美国的F16现役飞机和不同树干的时域、频域、极化域的电磁散射特性,给出了部分目标的一维距离像和SAR图像。 最后,论文通过对比地面目标和树干的散射特性,提出了目标区别于树杂波的电
李纯纯[10]2012年在《旋转天线类目标THz-SAR成像技术研究》文中研究指明太赫兹雷达不仅具有空间分辨率高，角分辨能力好，抗干扰能力强，多普勒特征明显，不受烟雾、沙尘干扰等诸多优势，还具备反隐身和穿透等离子鞘套的能力。旋转天线是军事目标的重要部件之一，在太赫兹波照射下具有诸多利于识别的特征。本文围绕旋转天线类目标，分别研究了抛物面反射器天线和平面波导缝隙阵列天线在太赫兹波段下的雷达目标特性，在此基础上，研究了太赫兹雷达系统对旋转抛物面反射器天线的合成孔径成像问题。第一章阐述了课题背景和研究意义，归纳了太赫兹科学技术的发展历程，总结了太赫兹目标特性、太赫兹成像雷达系统和微多普勒特征提取与检测叁大关键技术的研究进展和发展现状，介绍了本文的主要研究工作。第二章以抛物面反射器天线目标的全尺寸模型和缩比模型为例，对其在太赫兹波段下的电磁散射机理展开研究，并与X波段下的结果相比较。建立抛物面反射器天线目标的CAD模型，采用CST Microwave Studio2010软件的高频渐进求解器，对光学区电大尺寸目标的后向散射场进行预估，得到抛物面天线的单站复RCS矩阵。分析目标的RCS、高分辨率一维距离像、二维转台像、时频分布等电磁散射特性。最后，研究平面缝隙波导阵列天线在太赫兹波段下的RCS预估问题，采用物理光学法和矩量法混合的方法，给出RCS的计算结果。第叁章提出一种旋转抛物面反射器天线目标的宽带回波信号建模方法。一方面，在聚束SAR空间几何下，建立旋转抛物面反射器天线目标RCS模型，描述目标后向散射系数与旋转运动之间的时变关系；另一方面，研究聚束模式SAR观测系统模型，在距离频率和方位角度域推导出任意运动的点目标的宽带回波信号表达式。采用卷积逆投影算法实现二维SAR成像，分析旋转抛物面反射器天线的图像特征和微多普勒特征。第四章阐述太赫兹雷达普遍采用的FMCW信号体制，指出FMCW SAR和传统脉冲式SAR的区别在于连续波的脉冲占空比为100%，“停-走”假设不再成立。举例说明FMCW体制的太赫兹雷达系统的参数指标设计原则。在第叁章的基础上，进一步提出微动目标的FMCW-SAR宽带回波生成方法，合成旋转抛物面反射器天线目标的Dechirp回波信号。借鉴现有的FMCW-SAR成像算法，采用频率变标算法对太赫兹波段点目标成像进行了仿真。第五章总结了论文的研究工作和主要创新点，指出下一步的研究方向。
参考文献：
[1]. 典型军事目标激光散射特性的建模仿真[D]. 闫炜. 南京理工大学. 2004
[2]. 太赫兹目标散射特性关键技术研究[D]. 王瑞君. 国防科学技术大学. 2015
[3]. 军事目标激光散射特性研究进展[J]. 高宇辰, 周冰, 刘贺雄, 陈玉丹. 激光与红外. 2017
[4]. 目标与环境光散射辐射特性与应用研究[D]. 刘安安. 西安电子科技大学. 2002
[5]. 强辐射源作用光电成像系统成像特性建模及性能评估[D]. 郭冰涛. 西安电子科技大学. 2015
[6]. 周视激光近炸引信典型目标激光散射特性研究[D]. 曹安力. 南京理工大学. 2004
[7]. 目标光学特性建模及其应用研究[D]. 李良超. 西安电子科技大学. 2007
[8]. 复杂目标激光脉冲波束散射特性及其应用研究[D]. 林嘉轩. 西安电子科技大学. 2013
[9]. FOPEN SAR地面目标散射特性分析及检测研究[D]. 黄纪军. 国防科学技术大学. 2005
[10]. 旋转天线类目标THz-SAR成像技术研究[D]. 李纯纯. 国防科学技术大学. 2012
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