隨機粗糙面與目標復合散射數值模擬理論與方法

內容概要

本書總結了作者近十年來在隨機粗糙面與目標復合電磁散射的理論建模、數值模擬理論與方法的研究成果，著重從散射理論、數值方法與物理機制分析做一個全面的闡述。    書中首先論述粗糙面散射近似解析解的理論研究，然后討論目標與粗糙面復合電磁散射的積分方程數值解、微分方程數值解、物理光學與射線追蹤數值解等。積分方程數值解包括矩量法、前后向迭代法和廣義前后向迭代法、差場散射快速互耦迭代算法、數值矩量法與解析方法的混合迭代算法等。微分方程數值方法包括有限元共形匹配層方法、大范圍粗糙面區(qū)域分解的有限元方法以及運動目標與海面Doppler譜雙級準靜態(tài)方法、時域有限差分法等。書中還討論了復雜電大尺寸三維目標和粗糙面環(huán)境復合電磁散射物理光學與射線追蹤方法，非均勻起伏月球表面物理光學散射及其合成孔徑雷達成像模擬，非均勻分形粗糙面廓線反演方法等。書中給出了粗糙海面上艦船、臨空目標、月球表面等電磁波探測的應用研究。    本書可作為空間遙感與對地監(jiān)測、電波傳播與信號處理、計算電磁、應用物理等有關領域的研究生、研究人員的研究與教學參考書。

作者簡介

金亞秋，1970年畢業(yè)于北京大學，1978年中國科學院首批公派出國研究生，1982、1983、1985年分別獲美國麻省理工學院（MlT）科學碩士、電氣工程師，博士學位。現為復旦大學信息科學與工程學院教授、波散射與遙感信息教育部重點實驗室主任。國家級有突出貢獻的中青年科技專家，上

書籍目錄

前言參考文獻第一章  隨機粗糙面散射的解析理論與方法　1.1  大尺度起伏粗糙面散射的Kirchhoff近似解（KA）　1.2　小尺度起伏粗糙面散射的微擾近似解（SPA）　1.3  雙尺度起伏粗糙面散射的近似解（TSA）　1.4　粗糙面散射的陰影遮蔽函數　1.5　具隨機粗糙界面非均勻介質層全極化脈沖回波Mueller矩陣解　　附錄1-5A　粗糙面散射積分方程解（IEM）的Mueller矩陣　1.6　海面上運動目標與箔條云DP頻移仿真　參考文獻第二章  隨機粗糙面散射的FBM／SAA方法　2.1  電磁場積分方程　2.2　矩量法（MoM）　2.3　錐形波　2.4　FBM／SAA計算分形粗糙介質面的雙站散射　2.5　雙網格FBM／SAA法　參考文獻第三章  粗糙面與面上目標電磁散射GFBM，SAA方法　3.1  GFBM／SAA方法　3.2　隨機粗糙面的產生與P—M譜　3.3　粗糙海面與船目標散射的GFBM／SAA計算　參考文獻第四章  二維差場散射的快速互耦迭代算法　4.1　差場散射的耦合方程　4.2　Green函數分析耦合方程　4.3　快速互耦迭代算法　4.4　算法性能分析　4.5　介質目標的散射　4.6　多目標散射　參考文獻第五章  解析KA與數值MoM混合算法　5.1　二維解析－數值混合算法　5.2　參數選擇與算法性能分析　5.3　二維隨機粗糙面的譜FFT產生方法　5.4　三維解析－數值混合算法　5.5　參數選取和算法性能分析　5.6　數值結果分析　5.7　介質粗糙面感應差場的KA計算　參考文獻第六章  粗糙面與臨空目標電磁散射FEM／CMPL方法　6.1  開域散射問題的FEM理論　6.2　FEM－PML求解散射的建?！?.3　共形匹配層（CPML）吸收邊界　6.4　連續(xù)場的離散化與系統(tǒng)矩陣的求解　6.5　數值結果與物理解釋　6.6　粗糙面與目標強／弱耦合散射Robin邊界條件　6.7　迭代Robin邊界條件的FFT加速計算　參考文獻第七章  大范圍海面上艦船與低空目標復合散射的FEM／DDM方法　7.1　區(qū)域分解法DDM　7.2　艦船及低空Vl標的復合模型　7.3　復合模型的DDM　7.4　數值結果與分析　參考文獻第八章  動態(tài)海面上低飛目標DP頻譜FEM／DDM／TLQSA方法　8.1  目標的多普勒（DP）頻譜　8.2　動態(tài)起伏海面的FEM／DDM方法　8.3　雙級準靜態(tài)方法TLQSA　8.4　數值結果與物理機理分析　參考文獻第九章  三維目標與粗糙面散射的FDTD方法　9.1  周期延拓粗糙面的FDTD計算　9.2　粗糙面與三維目標散射的FDTD計算　9.3　超寬帶散射的SFDTD方法　參考文獻第十章　三維電大船目標與海面復合散射的BART方法第十一章　非均勻月表粗糙面散射計算和SAR成像第十二章　非均勻粗糙面廓線的反演附錄　復旦大學波散射與遙感信息教育部重點實驗室有關粗糙面散射論文目錄

章節(jié)摘錄

第二章 隨機粗糙面散射的FBM／SAA方法基于散射體表面離散化的積分方程方法直接求解由Maxwell方程和邊界條件導出的粗糙面電磁場積分方程，由于Green函數自動滿足Sommerfield輻射條件，不需要使用吸收邊界和對周圍媒質空間離散，要求解的未知變量相對較少。因此，積分方程的MoM方法在粗糙面散射數值模擬中有優(yōu)勢。在第二-五章中討論電磁散射的積分方程數值解。本章先推導二維問題的電磁場積分方程和MoM的基本方程，然后討論二維問題中一維隨機粗糙面散射的前后向迭代（FBM，forward backward method）數值求解方法。FBM將粗糙表面每個離散單元的感應電流對散射場的貢獻分為：由入射電磁波和在該接收單元前面的源單元感應電流共同產生的前向貢獻，以及在該接收單元后面的源單元感應電流共同產生的后向貢獻。通過多次迭代求解，直至計算收斂。以具自相似性分布的分形介質粗糙面為例，用FBM數值計算介質分形粗糙面的雙站散射和透射（Jin and Li，2002；Li and Jin，2002a，b）。

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《隨機粗糙面與目標復合散射數值模擬理論與方法》可作為空間遙感與對地監(jiān)測、電波傳播與信號處理、計算電磁、應用物理等有關領域的研究生、研究人員的研究與教學參考書。

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