时变海面雷达目标散射现象学模型PDF电子书下载

第1章 海谱模型 1

1.1概述 1

1.2风浪与海谱 2

1.2.1基本定义 2

1.2.2几何关系 4

1.2.3海浪与风速 4

1.3常见的海谱模型 6

1.3.1 PM海谱模型 6

1.3.2 JONSWAP海谱模型 8

1.3.3 Fung海谱模型 9

1.3.4 DV海谱模型 10

1.3.5 Apel海谱模型 11

1.3.6 NRL海谱模型 12

1.4海谱之间的特性比较 13

1.4.1主波浪方向波数谱特性 13

1.4.2方向扩展特性 18

1.4.3自相关特性 19

1.5关于方向分布函数的进一步讨论 20

1.5.1 Mitsuyasu和Hasselmann模型 20

1.5.2 Donelan-Banner模型 21

1.5.3 Ewans模型 21

1.5.4 Hwang模型 22

1.6小结 24

参考文献 25

第2章 时变粗糙海面生成方法 27

2.1概述 27

2.2线性时变海面生成方法 28

2.2.1双线性叠加法 29

2.2.2标准海谱方法 30

2.3非线性时变粗糙海面生成方法 31

2.3.1一维非线性海面生成 31

2.3.2二维非线性海面生成 31

2.4不同海谱模型所生成海面的特性对比 33

2.4.1风速的影响 33

2.4.2风向的影响 36

2.5线性与非线性海面特性差异分析 37

2.5.1一维线性与非线性时变海面特性比较 37

2.5.2二维线性与非线性时变海面特性比较 39

2.6小结 41

参考文献 42

第3章 粗糙海面的电磁散射计算 44

3.1概述 44

3.2归一化雷达散射截面 45

3.3典型粗糙面电磁散射计算方法 46

3.3.1双尺度复合散射模型 46

3.3.2小斜率近似方法 48

3.3.3快速迭代法 53

3.4不同海谱模型时的海面后向散射系数对比 57

3.4.1后向散射系数与入射角的关系 57

3.4.2后向散射系数与入射方位角的关系 60

3.4.3后向散射系数与风速的关系 61

3.4.4后向散射系数与入射频率的关系 62

3.5电磁计算模型和海面特性对散射计算结果的影响 63

3.5.1电磁散射计算方法对NRCS的影响 63

3.5.2介质海面与非介质海面的NRCS对比分析 64

3.5.3海面非线性作用对NRCS的影响 65

3.6小结 66

参考文献 67

第4章 时变海面后向散射多普勒谱特性 69

4.1概述 69

4.2时变海面后向散射多普勒谱的基本特性 70

4.2.1时变海面后向散射多普勒谱 70

4.2.2影响海面后向散射多普勒谱的主要因素 71

4.3海面散射多普勒谱计算方法 73

4.4一维海面后向散射信号多普勒谱特性研究 74

4.4.1线性与非线性海面多普勒谱特性对比分析 74

4.4.2不同散射计算方法在多普勒谱仿真中的有效性分析 78

4.5二维海面后向散射信号多普勒谱特性研究 80

4.5.1基于SSA2的二维线性海面多普勒谱研究 80

4.5.2二维海面非线性作用对多普勒谱的影响与分析 83

4.6一维同二维非线性海面多普勒谱差异分析 88

4.7小结 89

参考文献 90

第5章 时变海面后向散射信号调制机理 92

5.1概述 92

5.2复合高斯模型 93

5.2.1基于双尺度的复合高斯调制理论 93

5.2.2基于CG调制机理的海杂波幅度统计模型——复合K分布 94

5.3基于复合高斯调制机理的相位理论分布模型 96

5.3.1相位差理论模型 96

5.3.2相位差分布随时间间隔的变化特性 98

5.4基于复合高斯调制机理的幅度理论分布模型 99

5.4.1幅度比理论模型 99

5.4.2幅度比理论分布随时间间隔的变化特性 100

5.5时变海面后向散射信号相位和幅度统计分布特性 101

5.5.1一维海面后向散射信号相位差和幅度比统计 102

5.5.2二维海面后向散射信号相位差和幅度比统计 110

5.6小结 114

参考文献 115

第6章 海杂波统计模型 117

6.1概述 117

6.2海面后向散射系数的半经验模型 118

6.2.1 SIT模型 119

6.2.2修正的GIT模型 119

6.2.3 TSC模型 120

6.2.4 HYB模型 122

6.3海杂波统计分布模型 124

6.3.1瑞利分布模型 124

6.3.2韦布尔分布模型 125

6.3.3对数-正态分布模型 126

6.3.4复合K分布模型 127

6.4基于半经验模型的复合K分布海杂波统计建模与仿真 128

6.4.1形状参数 128

6.4.2尺度参数 132

6.4.3 K分布参数估计小结 132

6.5基于统计分布的通用三参数模型 133

6.5.1通用三参数模型 133

6.5.2模型参数拟合优化方法 134

6.5.3仿真结果与分析 136

6.6小结 138

参考文献 139

第7章 空-时相关海杂波统计建模与仿真技术 141

7.1概述 141

7.2海杂波时间相关特性模型及其仿真技术 142

7.2.1 ZMNL方法 143

7.2.2 SIRP方法 144

7.2.3 AR模型方法 146

7.2.4仿真示例与结果分析 148

7.3海杂波空间相关特性模型及其仿真技术 150

7.3.1海杂波的空间相关特性模型 151

7.3.2空域相关K分布随机序列生成方法 152

7.4空-时相关的海杂波仿真技术 154

7.4.1空-时相关海杂波仿真的总体流程 154

7.4.2外因乘积模型方法 155

7.4.3仿真示例1：雷达相干处理时间间隔小于调制分量去相关时间的情况 158

7.4.4仿真示例2：雷达相干处理时间间隔远大于调制分量去相关时间的情况 161

7.5小结 169

参考文献 169

第8章 时变海面舰船目标运动特性模型 171

8.1概述 171

8.2舰船目标运动建模基本理论 173

8.2.1舰船6自由度运动坐标系 173

8.2.2水动力系数计算 174

8.3扰动力和扰动力矩的 176

生成 176

8.3.1海浪谱 176

8.3.2遭遇频率与遭遇海浪谱 178

8.3.3时变扰动力及力矩估计 179

8.4离散状态空间方程的建立 180

8.4.1纵向运动离散状态空间方程的建立 180

8.4.2横向运动离散状态空间方程的建立 183

8.5模型的验证、推广与结果分析 187

8.5.1驱逐舰目标的运动特性仿真 187

8.5.2推广至大型舰船的运动特性仿真 190

8.6小结 192

参考文献 192

第9章 时变海面运动目标多径散射模型 194

9.1概述 194

9.2海面舰船目标多径散射模型 195

9.3时变海面复反射系数模型 198

9.3.1复反射系数计算 198

9.3.2复反射系数的特性分析 200

9.4目标本体坐标系下电磁散射场的计算 203

9.4.1目标姿态及运动轨迹的坐标转换问题 203

9.4.2目标本体坐标系下的散射场计算 206

9.4.3电磁散射计算的高频渐近技术 207

9.5模型的验证 212

9.5.1海面运动舰船目标电磁散射计算与仿真流程 212

9.5.2多径效应的模型验证 212

9.5.3时变海面对目标散射调制现象的模型验证 215

9.6时变海面活动目标散射特性仿真与散射现象分析 218

9.6.1观测擦地角的影响 219

9.6.2海面水动力调制对目标散射的影响 222

9.7小结 224

参考文献 224

第10章 基于目标复HRRP的统计建模与探测识别方法 227

10.1概述 227

10.2目标HRRP建模的α-stable分布模型及其参数估计方法 228

10.2.1 α-stable分布随机数的产生 230

10.2.2 α-stable分布的参数估计 231

10.3目标HRRP幅度分布建模的混合模型方法 234

10.3.1选择混合模型的动机 234

10.3.2混合模型及其参数估计 236

10.3.3模型选择 238

10.4目标HRRP的相位统计特性分析 240

10.4.1相位闪烁与角闪烁线偏差的关系 240

10.4.2角闪烁与目标横向散射结构特征 241

10.4.3角闪烁统计模型 244

10.4.4基于相位闪烁模型的距离像增强 245

10.5基于复HRRP的海面舰船 247

目标探测机理与方法 247

10.5.1舰船目标与海背景的可分性：α-stable分析 247

10.5.2 HRRP幅度统计特性及分析 250

10.5.3相位闪烁统计特性及分析 255

10.5.4基于HRRP相位特性的舰船目标探测方法 259

10.5.5基于HRRP幅度特性的舰船目标探测方法 260

10.5.6基于HRRP幅度和相位特性的联合目标探测 262

10.6基于HRRP的GMM统计建模与目标识别 264

10.6.1高斯混合模型 264

10.6.2 GMM的EM算法参数估计 265

10.6.3改进的EM算法 266

10.6.4识别仿真 267

10.7小结 271

参考文献 272

第11章 海面运动舰船目标的SAR成像模型 275

11.1概述 275

11.2海面目标SAR成像信号生成模型的总体思路 276

11.2.1基本几何关系 276

11.2.2海面目标SAR回波信号生成总体流程 277

11.2.3海面背景SAR回波信号生成 279

11.2.4运动舰船目标SAR回波信号生成 280

11.3理想航迹下场景目标SAR 281

回波快速模拟算法 281

11.3.1正侧视SAR回波信号模拟 281

11.3.2斜视SAR回波信号模拟 284

11.3.3算法仿真验证 290

11.4非理想航迹下场景目标 293

SAR回波快速模拟算法 293

11.4.1非理想航迹下条带式斜视SAR回波信号模拟 294

11.4.2非理想航迹下聚束式斜视SAR回波信号模拟 298

11.4.3算法仿真验证 300

11.5时变粗糙海面SAR回波信号生成 302

11.5.1海面场景SAR几何关系 302

11.5.2时域模拟算法 303

11.5.3频域模拟算法 304

11.5.4算法的仿真验证 306

11.6海面运动舰船目标SAR回波信号生成 307

11.6.1 SAR与舰船目标几何关系 307

11.6.2舰船目标SAR信号模型 308

11.6.3舰船目标散射场计算 310

11.6.4舰船目标SAR回波信号的生成 311

11.7海面舰船目标的SAR与ISAR成像技术 311

11.7.1 SAR成像算法 312

11.7.2 ISAR成像算法 316

11.7.3海面舰船目标SAR/ISAR联合成像处理 322

11.8海面运动舰船目标的成像机理与仿真分析 326

11.8.1不同海情下运动目标对SAR图像的影响 326

11.8.2多径散射对舰船SAR像的影响仿真分析 330

11.8.3海面运动目标SAR/ISAR联合成像仿真分析 335

11.9小结 341

参考文献 342

第12章 海面目标宽带单脉冲三维成像模型 345

12.1概述 345

12.2单脉冲雷达测角的基本原理 347

12.2.1振幅和、差式单脉冲雷达 347

12.2.2相位和、差式单脉冲雷达 348

12.2.3宽带单脉冲雷达测角与成像能力分析 349

12.3单脉冲雷达和、差通道信号分析 353

12.3.1天线坐标系和目标坐标系的定义 354

12.3.2振幅和、差式单脉冲体制测角误差分析 354

12.3.3相位和、差式单脉冲体制测角误差分析 356

12.4海面目标的单脉冲雷达回波信号模型 358

12.4.1机载单脉冲雷达成像几何关系 358

12.4.2海面目标单脉冲雷达接收信号模型 360

12.5宽带单脉冲三维成像技术 361

12.5.1基于单帧一维距离像的单脉冲三维成像 361

12.5.2基于二维ISAR像的单脉冲三维成像 362

12.5.3基于多帧一维距离像的单脉冲三维成像技术 362

12.5.4角闪烁点的剔除 363

12.5.5宽带单脉冲三维成像算法比较 365

12.6多径散射对海面目标三维成像的影响研究 370

12.6.1多径散射对三维成像影响的理论分析 370

12.6.2仿真结果分析 375

12.7小结 388

参考文献 389