运动舰船尾迹的电磁散射机理和SAR成像模型研究

Wake is the indispensable of moving ship on the real sea surface and it always shows particularly prominent scattering characteristics in synthetic aperture radar (SAR) images. For different ships with different motion states, the characteristics of electromagnetic scattering and SAR imaging of wakes have been an important tool for the identification of the type, location, speed and heading of moving ship targets. By the studies of hydrodynamic model and electromagnetic scattering mechanism of different ship wakes, this project will establish a refined facet scattering model for the ship wakes on an electrically large sea surface to achieve an accurate description of electromagnetic scattering mechanism for the Kelvin wake, turbulent wake and internal wave wake. In addition, a simulation method of wideband signal in frequency domain for the SAR imaging simulation of dynamic sea surface and ship wakes is in the goal. Combined with the SAR imaging algorithm and measured data, the relationship between the scattering characteristics and the moving parameters of ships are analyzed, based on which, researches on SAR imaging simulation of ship wakes and auxiliary analysis of target features for target recognition application are then accomplished.This study will provide the necessary theoretical basis and new methods for ocean remote sensing, ship target feature extraction, environmental monitoring, and especially the high resolution earth observation techniques.

尾迹是真实海上运动舰船场景中不可缺失的部分，舰船尾迹在合成孔径雷达（SAR）图像中往往表现出特别显著的散射特征，而且不同舰船在不同运动状态时所具有尾迹的电磁散射和成像特征不同，成为舰船目标的类型、位置、航速和航向信息等特征识别的重要途径。项目将通过开展运动舰船不同尾迹的流体力学模型和电磁散射的机理研究，重点建立包含运动舰船尾迹的海面大场景的优化面元散射模型，力求实现开尔文尾迹、湍流尾迹和内波尾迹的电磁散射机理的准确描述。获取包含尾迹的动态海面SAR成像仿真的频域宽带信号模拟方法，结合成像算法和实测数据，对比分析不同舰船尾迹的电磁散射特征与运动特征参数的关系，完成舰船尾迹的SAR成像仿真和面向识别应用的辅助目标特征分析的研究。为海洋遥感、舰船目标特征提取和环境监测，特别是对地高分辨观测技术深入研究提供必要的理论基础和新方法。

尾迹是真实海上运动舰船场景中不可缺失的部分，舰船尾迹在合成孔径雷达（SAR）图像中往往表现出特别显著的散射特征，而且不同舰船在不同运动状态时所具有尾迹的电磁散射和成像特征不同，成为舰船目标的类型、位置、航速和航向信息等特征识别的重要途径，在海洋遥感、目标识别、制导和预警技术等众多领域均有重要应用价值。.项目面向舰船目标特征识别与SAR成像仿真的需求，通过结合不同舰船尾迹的流场仿真模型、动态海面的电磁散射机理和SAR成像算法的新进展，重点研究了开尔文尾迹、湍流尾迹和内波尾迹的流场几何建模、电磁散射机理和包含运动舰船尾迹的海面大场景的优化面元散射模型，力求实现开尔文尾迹、湍流尾迹和内波尾迹的电磁散射机理的准确描述。在此基础上，通过获取包含尾迹的动态海面SAR成像仿真的频域宽带信号模拟方法，结合成像算法和实测数据，对比分析不同舰船尾迹的电磁散射特征与运动特征参数的关系，完成了舰船尾迹的SAR成像仿真和面向识别应用的辅助目标特征分析的研究。在包含舰船不同尾迹的大场景海面的优化面元散射模型和基于模型的舰船尾迹的SAR成像仿真方法方面，取得了创新成果，为舰船尾迹的SAR图像的辅助目标特征分析奠定了坚实的理论基础，并应用于实际工程中。