| 【中文题名】 | 粗糙面和植被电磁散射解析及数值方法研究 |
| 【英文题名】 | Research on Analytical and Numerical Methods of Electromagnetic Scattering from Randomly Rough Surfaces and Vegetations |
| 【学科专业】 | 电子科学与技术 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-7-11 |
| 【中关键词】 | 粗糙面散射,协方差矩阵分解,植被散射,分支模型,天线阵理论, |
| 【英关键词】 | Electromagnetic scattering,rough surface,vegetation,statistical characteristics,covariance matrix decomposition,antenna array theory, |
| 【分类导航】 | 工业技术>电工技术>电工基础理论>电磁场理论的应用>> |
| 【论文摘要】 |
粗糙表面及植被电磁散射理论的研究，作为电磁面散射和体散射的典型代表，因其在气象、海洋、环境、军事等诸多领域的重要应用，成为专家学者们关注的热点。本文针对粗糙面及植被电磁散射的相关解析理论和数值方法进行了较深入的研究工作。
粗糙面的电磁散射的解析理论方面，本文就前人解析模型中对粗糙面斜率的随机分布特性只做了简单近似这一问题，针对介质粗糙面提出了统计斜率基尔霍夫模型，完整地考虑了粗糙面高度和斜率两组随机特性，建立了较为准确的单散射理论模型。该模型引入了表面法向量的联合概率分布函数来表征法向量之间的联合分布规律；为计算散射幅度统计平均中涉及的多重概率积分，模型引入了具有较明确物理意义的协方差矩阵分解机制，并对该分解机制进行了较为完整的理论推导，得到散射功率的分解机制，从而对散射系数表达式中的六重变量积分进行了简化，最终得到散射系数的简单解析表达式。
粗糙面散射数值方法方面，针对Tsang等提出的用于二维粗糙面仿真的稀疏矩阵正则网格方法中存在的对于大粗糙度表面收敛性较差及内存需求大等问题，进行了初步的探讨；编程实现了的该方法，从而为验证解析模型、解决收敛性问题并对数值进行深入研究搭建了仿真平... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
3-4 |
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Abstract |
4-8 |
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图表及附录列表 |
8-9 |
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缩略词 |
9-10 |
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第一章 前言 |
10-17 |
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1.1 研究工作的背景和意义 |
10 |
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1.2 研究内容 |
10-14 |
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1.2.1 粗糙面散射模型 |
11-13 |
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1.2.2 植被散射模型 |
13-14 |
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1.3 本文主要贡献 |
14-15 |
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1.3.1 粗糙面散射解析方法 |
14 |
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1.3.2 粗糙面散射数值仿真方法 |
14-15 |
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1.3.3 植被散射模型 |
15 |
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1.4 本文章节安排 |
15-17 |
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第二章 粗糙面电磁散射的解析方法 |
17-35 |
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2.1 引言 |
17 |
|
2.2 传统解析模型 |
17-19 |
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2.2.1 小扰动方法(SPM) |
17 |
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2.2.2 基尔霍夫近似法(KM) |
17-18 |
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2.2.3 其他解析方法 |
18-19 |
|
2.3 传统基尔霍夫模型原理 |
19-23 |
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2.3.1 表面散射的几何结构 |
19-20 |
|
2.3.2 表面切向场近似 |
20-21 |
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2.3.3 远区散射场和散射系数 |
21-23 |
|
2.4 统计斜率基尔霍夫模型原理 |
23-30 |
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2.4.1 模型涉及的随机变量 |
23-24 |
|
2.4.2 随机变量的相关性 |
24-25 |
|
2.4.3 散射功率积分的分解 |
25-27 |
|
2.4.4 散射系数 |
27-28 |
|
2.4.5 计算散射幅度的统计平均的相关插值法 |
28-30 |
|
2.5 统计斜率基尔霍夫模型的仿真及结果 |
30-34 |
|
2.6 本章小结 |
34-35 |
|
第三章 粗糙面电磁散射的数值仿真 |
35-49 |
|
3.1 引言 |
35-36 |
|
3.2 二维粗糙面数值仿真初始化 |
36-41 |
|
3.2.1 二维高斯粗糙面及其表面入射场的产生 |
36-39 |
|
3.2.2 粗糙面散射的磁场积分方程 |
39-41 |
|
3.3 粗糙面散射的稀疏矩阵正则网格方法(SMCG) |
41-46 |
|
3.3.1 格林函数及阻抗矩阵分解机制 |
41-43 |
|
3.3.2 格林函数泰勒展开式的收敛性 |
43-45 |
|
3.3.3 GMRES迭代方法的收敛性 |
45-46 |
|
3.3.4 泰勒级数收敛性对全局收敛性的影响 |
46 |
|
3.3.5 临界距离rd的选择对收敛性及算法复杂度的影响 |
46 |
|
3.4 SMCG方法仿真结果 |
46-48 |
|
3.5 本章小结 |
48-49 |
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第四章 植被的电磁散射模型 |
49-63 |
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4.1 引言 |
49-51 |
|
4.1.1 研究植被散射的意义 |
49-50 |
|
4.1.2 影响植被散射模型的因素 |
50-51 |
|
4.1.3 常见植被散射模型 |
51 |
|
4.2 植被散射的改进分支模型 |
51-59 |
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4.2.1 单个植株的模型 |
52-53 |
|
4.2.2 一阶散射机制 |
53-55 |
|
4.2.3 分支模型中的相干效应 |
55-56 |
|
4.2.4 表征多株相干位置的天线阵方法 |
56-59 |
|
4.3 改进分支模型的理论仿真及结果分析 |
59-62 |
|
4.4 本章小结 |
62-63 |
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第五章 全文总结 |
63-65 |
|
5.1 本文主要创新点 |
63-64 |
|
5.1.1 粗糙面散射解析模型 |
63 |
|
5.1.2 植被散射模型 |
63-64 |
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5.2 后续研究工作展望 |
64-65 |
|
参考文献 |
65-70 |
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附录 A 协方差矩阵分解及相关散射幅度计算 |
70-74 |
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作者攻读硕士学位期间发表会议论文 |
74-75 |
|
致谢 |
75 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.133740 |
