表面粗糙目标及其环境复合电磁散射特性研究

Radar target surface roughness shows the microscopic geometry property of target surface fluctuation, but plays great influence on targets electromagnetic scatterring characteristic, so it is an important characteristic signature of targets detection and recognition. In this project, geometrical modeling methods of constructing targets with rough surface will be investigated,and appropriate computational electromagnetism methods for targets with finite rough surface region will be proposed. Computational approaches will be investigated for simulating eletromagnetic coupling between rough targets and rough surface. High frequency approximate methods, numeral method hybrid methods and corresponding accelerated techniques will be applied to obtain the electromagnetic scattering characteristic of targets with rough surface in actual environment and free space.Based on the influence of surface roughness on target and environment scattering characteristic, the signature expressing effects of surface roughness will be extracted, and corresponding radar target recognition will be explored. Finally, The simulation computation software for computing the electromagnetic scattering characteristic of targets with rough surface in actual environment will be work out. The findings of this research are providing academic foundation for early investigation and evaluation of radar weapons systems, and the simulation results will have great value in ocean remote sensing and envrionment surveillance.

雷达目标表面粗糙度尽管表征的是目标表面起伏的微观几何形状特性，但它对雷达目标电磁散射特性具有很大的影响，是目标探测与识别的一项重要特征量。本项目将研究表面粗糙目标的几何建模方法，针对有限表面粗糙区域的目标研究合适的计算电磁学方法；研究表面粗糙目标与粗糙面环境之间电磁耦合的仿真计算方法；采取高频近似法、数值法、混合法及相应加速技术，分别快速获取自由空间中表面粗糙目标的电磁散射特性和地海面环境下表面粗糙目标的电磁散射特性；基于表面粗糙度对目标与环境散射特性影响的研究，提取表面粗糙度对目标与环境散射特性影响的特征量，探索以表面粗糙度为特征量的雷达目标识别；最后，编制具有自主知识产权的复杂粗糙面环境下表面粗糙目标电磁散射特性仿真计算软件。本项目将为雷达武器系统预研评估提供理论基础，相应仿真结果在海洋遥感和环境监测等领域也有重要的应用价值。

本项目针对表面粗糙目标及其在粗糙面环境的中的电磁散射特性的快速预估仿真开展研究，基于表面粗糙度特征的研究对雷达目标识别探测、雷达遥感及信息处理提供了有力的科学依据和技术支撑，具有十分明确的应用背景。.本项目研究了表面粗糙目标的建模方法，建立了不同粗糙程度的非均匀表面粗糙目标；研究了分区粗糙面建模方法，用于模拟陆地-水塘/湖泊结构；研究了分区域复合粗糙面建模方法，用于模拟地海交界环境；研究了表面粗糙目标的电磁散射特性，分析了表面粗糙目标在太赫兹波段散射特性的复杂变化趋势；研究了分形粗糙面电磁散射与成像，并分析了分形参数对分形粗糙面成像的影响；研究了地海交界分区域复合粗糙面散射特性，分析了环境参数对其散射特性的影响；研究了目标与地海交界分区域复合粗糙面的复合散射特性分析了目标高度、目标类型对复合散射特性的影响；针对用于目标散射特性计算的FGG-FG-FFT方法提出了两种改进方案，在加速运算的同时保持高运算精度；研究了SJCFIE-KA混合算法，分析了复杂目标位于粗糙环境上方时的电磁散射特性。.研究结果表明在太赫兹波段频段目标表面的微粗糙不可忽略，且随着目标表面粗糙度的增加，其雷达散射截面（RCS）起伏更加剧烈；分形环境SAR像结果表明分形参数（直接影响粗糙度）对粗糙面几何轮廓的影响十分明显；地海交界分区域复合粗糙面在镜向方向上有海面的强镜向散射特性，在其他散射角又具备陆地粗糙面的漫散射特征；在目标与环境复合散射方面，若目标是导体与介质复合体，介质部分的相对介电常数会显著影响目标与环境的耦合强度；若环境为地海交界分区域复合粗糙面，环境的各统计参数会影响整体的复合散射特性。.本项目探究与分析了表面粗糙度对目标与环境的电磁散射的影响，项目从表面粗糙目标、环境的建模，到电磁计算方法的改进，最后到散射特性的归纳总结，具备突出的创新性与原创性，在军用与民用领域均有较强的应用价值。