实际复杂海洋环境下目标的电磁散射与逆散射特征研究

本项目根据海浪波工程学、随机介质的电磁散射理论，结合多重分形理论、蒙特卡罗方法、互易性原理以及电磁散射计算方法，对不同海况的具有不同谱分布的实际海面进行动态模拟，着重研究平面波、有限波束以及脉冲波入射时考虑了气象因素的复杂海洋环境下，实际粗糙海面及其与目标的复合电磁散射特性，并与实际测量数据作比较和验证。重点分析复杂海洋环境的相关参数对实际粗糙海面及其与目标的复合散射模型的影响。此基础上，对复杂海洋环境下实际动态粗糙海面及目标的逆散射特征进行研究，利用支持向量机与粒子群优化算法，对实际海洋环境下，粗糙海面及简单目标复合散射模型的几何参数与电磁参数进行反演。.本项目为下一代海上预警机的设计以及海上军事目标散射特性的提取、控制、识别和数据库的建立提供必要的理论依据，对巡航导弹、反舰导弹超低空飞行突防的需求，抑制海杂波干扰、提高制导精度和高水平武器系统仿真能力也有重要意义。

本项目研究了随机粗糙海面及其与目标的复合电磁散射和逆散射特性，建立了不同海况具有不同谱分布的实际海洋表面模型，分析了海面上方蒸发波导中电波的传输特性，具体研究工作如下：.1、依据流体力学、多重分形理论、海浪波工程学，采用蒙特卡罗方法及实验测量数据已建立了不同海况具有不同谱分布的一维、二维实际粗糙海面模型。.2、基于随机介质电磁散射相关的近似、数值方法，研究了粗糙(海)面电磁散射特性，分析了粗糙动态海面散射回波的幅度分布特征以及多普勒谱特征；计算并且分析了经海面散射后GPS信号的极化和散射特性；采用ADE-FDTD方法研究了一维色散海面的宽带散射特性。.3、应用AWE技术结合MOM-NURBS研究了三维典型目标的宽带电磁散射特性；采用PO方法结合并行技术研究了电大尺寸目标的电磁散射特性；以及采用并行FDTD方法研究了三维涂覆目标的电磁散射特性。.4、采用GFBM结合EPILE研究了介质粗糙面与上下方目标共存时复合模型电磁散射特性；运用并行FMM分析了大入射角下目标与分层粗糙面的复合电磁散射特性；运用ADE-FDTD分析了色散海水与其上方等离子体包覆目标的宽带散射特性；采用结合了有限元-边界积分混合方法与基尔霍夫近似方法的多重混合算法(FE-BI-KA)研究了粗糙面与上方非均匀介质目标及等离子体包覆目标的复合电磁散射特性。.5、引入GPS信号源作为初始场研究了电磁波在海面上方蒸发波导中的传输特性，分析了油膜覆盖海面上方蒸发波导中电磁波传播特性，并与无油膜覆盖海面的结果进行对比。讨论了简单障碍物对电磁波在蒸发波导内传输特性的影响。.6、利用支持向量机方法对粗糙海面上方风速和介电常数进行了反演；利用神经网络方法给出了预测海面风向的一种新方法；采用精确数值和解析近似算法相结合的混合算法对一维粗糙面的重构问题进行了研究。