军事科技中的微波遥感信息技术

空间微波遥感信息技术的发展与国家安全、军事环境监测、导弹制导、背景中目标识别与跟踪、军事预警、电子对抗等军事高科技有着十分密切的关系。本文讨论我们的微波遥感信息研究在现今军事科技中几个方面的应用。其中包括 :导弹制导时地表散射杂波的模拟与多谱勒频移的仿真 ,合成孔径雷达 ( SAR)图像中船行尾迹对海面舰船的识别 ,浅海水下地形的反演 ,低掠角入射海面与舰船的双站散射模拟 ,从 SAR,SSM/ I( Special Sensor Microwave/ Imager)

从数据到信息——地球环境遥感中的电磁散射与辐射传输

论述了地球自然环境中电磁散射信息与辐射传输的理论研究进展,以及以散射辐射理论模拟为基础,用星载遥感观测数据进行各类环境特征参数的反演,提出了从多源数据到地球定量科学信息的若干研究方向与课题。

数值模拟低掠角入射海面与船目标的双站散射

为研究风驱粗糙海面上有船目标时的双站散射 ,提出了一种结合广义前后向迭代方法 ( GFBM)与谱加速算法 ( SAA)快速求解双站散射的 Monte Carlo数值方法 ,计算了在 TE、TM锥形波低掠角入射在一维 Pierson- Moskowitz谱粗糙导体海面以及船目标存在时的双站散射 ,数值模拟了在低掠角入射条件下 ,包含多次散射传播的粗糙海面与目标的双站散射与极化、频率、视角和海面风速等参数的关系。

开口波导法无损测量微波集成电路基片复介电常数

提出一种测量微波集成电路基片复介电常数的新方法。通过测量贴于开口矩形波导外的介质基片的反射系数，可计算得基片的介电常数和损耗角。经过理论分析，给出求解复介电常数的计算公式和优化算法。对一些基片的复介电常数进行了实际测量，结果表明该测量方法运算量小，精度高，且具有设备简单，不需对样品进行特殊加工或破坏样品等优点。

低掠角入射动态分形粗糙海面与船目标的双站散射数值模拟

为快速数值计算动态粗糙分形海面上有船目标时的双站散射,该文将广义前后向迭代法(GFBM)与谱积分加速算法(SAA)结合用于求解磁场积分方程(MFIE)。避免了电场积分方程(EFIE)数值计算的不稳定性。数值模拟了TE锥形波低掠角入射在一维动态分形粗糙导体海面以及船目标存在时的双站散射,讨论了多次散射传播的双站散射与动态分形海面和船目标各特征参数的关系。

海面杂波与目标雷达回波的的数值模拟

提出了一种将广义前后向迭代方法与谱加速算法结合的快速迭代数值方法,计算了电场水平极化与电场垂直极化锥形波入射到有船目标存在的粗糙海面上时海面散射杂波与目标回波,研究了雷达散射回波与某些重要的物理参数如极化、视角(特别是低掠角)和海面风速等因素的关系,给出了相应的计算结果。

SAR图像中极化散射指数和信息熵及其地表识别应用

对于合成孔径雷达(SAR)全极化散射测量与成像,推导了相干矩阵的特征值及其信息熵与同极化、交叉极化指数测量值的直接关系。从而将Mueller矩阵解、信息熵和两个极化指数组合在一起,对SAR图像作定量评估。这一理论方法应用于机载SAR图像和地面车载散射计测量数据的研究。

下视雷达对海杂波中船目标监测的散射回波数值模拟

用广义前后向迭代方法（generalized forward backward method, GFBM）与谱加速算法（spectrumacceleration algorithm, SAA）结合的快速迭代数值方法求解导体粗糙表面散射的磁场积分方程（MFIE）.对于用 Monte Carlo法产生的一维Pierson-Moskowitz谱粗糙导体海面与船体目标,数值模拟了下视雷达对海杂波环境中船目标监测时双站与后向散射回波,给出随雷达下视入射角观测条件变化时的海杂波与目标回波、及其与环境和目标各特征参数关系的模拟,提出下视雷达回波接收功率对应目标与海面各区域后向散射系数的雷达方程计算,为海杂波环境中船目标的监测与截获、主动与半主动导引提供一种数值仿真的方法.

矩形介质天线的时域分析

用经典的EDC近似方法分析矩形介质波导的传输特性 ,由边界条件导出传输常数满足的特征方程 ,应用代数学中经典的对分法进行求解 ,从而获得矩形介质杆中波传播的相速度和内外能量分布与介质杆的相对尺寸之间的关系曲线 ,据此分析矩形介质杆用作时域天线的可行性 ,并给出介质杆参数选择的依据。还使用FD TD(时域有限差分法 )模拟计算矩形介质杆天线对高斯脉冲的辐射 ,分析介质杆的横向尺寸、长度及终端渐变方式对天线辐射特性的影响 ,多次模拟比较 ,从而确定介质杆天线的材料和尺寸参数。

合成孔径雷达多视图像中4个Stokes参数的统计特性

该文应用散射振幅函数的Wishart联合分布,推导了合成孔径雷达(SAR)多视图像中4个Stokes参数的概率密度函数(PDF)。用视图数和4个Stokes参数的均值解析表达的PDF与现有的R.Touzi和A.Lopes(1996)的结果作了比较。同时,用机载SAR在几个典型区域上的多波段(P,L,C)成像数据验证了4个Stokes参数的理论统计分布,讨论了有效视图数、方差和分布斜度。实验数据与理论分布有相当好的吻合,还讨论了PDF在地表分类中的应用。

SAR图像中运动目标重聚焦改进的最小熵方法

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)利用回波多普勒(Doppler)频移生成高分辨率的SAR图像。高速运动的目标产生额外的多普勒频移,在SAR图像上会呈现出带有拖曳尾迹的散焦图像。最小熵方法是一种无参数的优化方法。该文以图像的信息熵为目标函数,对最小熵方法的优化算法进行了改进,加快该方法对于目标重聚焦的实现速度。该文中用模拟的飞行目标散焦图像进行最小熵优化实现重聚焦,为在SAR图像中快速识别模糊散焦的运动目标提供了一种应用方法。

分形粗糙面双站散射的快速前后向迭代法数值模拟

为模拟复杂分形表面特别是在低掠角入射条件下的双站散射 ,发展了一种结合前后向迭代方法 (FBM)与谱加速算法 (SAA)快速求解散射场的MonteCarlo数值方法 ,计算了在TE ,TM锥形波入射在一维分形导体粗糙面的双站散射以及有规则异物存在时的双站散射 ,讨论了分形粗糙面双站散射的角度性分布与其分数维的关系 .

随机非球形粒子全极化散射的时间相关Mueller矩阵解

从与时间相关的矢量辐射传输方程推导一阶Mueller矩阵解 ,用来模拟Gauss型平面脉冲波入射下 ,一层随机、非均匀取向非球形粒子的全极化双站散射 .数值计算了同极化和去极化脉冲响应 ,与入射脉冲进行了比较 ,说明了随机介质的物理参数 ,如粒子的取向和占空比、入射角。

一层随机小椭球手征粒子Stokes矢量的极化散射与传输

推导了任意取向的手征性小椭球粒子的2×2维散射振幅函数及矢量辐射传输方程的Mueller矩阵解,得到了一层非均匀分布的随机小椭球手征粒子的全极化散射,计算了任意极化入射下的同极化及交叉极化后向散射系数和极化度.对穿过手征粒子层的相干波的4个Stokes参数也进行了讨论.粒子的非均匀取向和手征性都能产生非对角的消光矩阵(?)e和满特征矩阵(?),由此造成4个Stokes参数的耦合.对手征和非手征粒子的全极化散射做了比较,得到了手征性对极化电磁散射和传输特性的影响.

用极化脉冲镜向回波反演非均匀植被下地表面的粗糙度与湿度

给出矢量辐射传输方程(VRT)求解非球形粒子非均匀随机介质的时间相关的Mueller矩阵,数值模拟了极化脉冲入射下同极化和交叉极化双站散射.极化脉冲回波表明了体散射和面散射机制,描绘了随机散射粒子非均匀占空比的廓线分布,可以清楚地辨别出由于下垫面反射引起的回波尾峰.用镜向同极化双站散射的尾峰可以同时反演非均匀植被下地表面粗糙度和湿度.

微波集成电路基片复介电常数的无损测量

提出了一种测量微波集成电路基片复介电常数的新方法．通过测量贴于开口矩形波导外的介质基片的等效导纳值，可计算得到基片的介电常数和损耗角．经过理论分析，给出了修正的导纳计算公式和求解复介电常数的优化算法．对一些材料的复介电常数进行了实际测量，结果表明该测量方法运算量小，精度高，且具有设备简单，不需对样品进行特殊加工或破坏样品等优点．

橡胶特性及组分的微波诊断

采用全填充短路波导法对含碳黑硫化胶在硫化过程中的介电特性进行了研究．结果表明，橡胶的介电常数能反映硫化过程中交联程度的变化，并且不同配方的橡胶在硫化过程中的介电性质能反映出橡胶内碳黑品种和橡胶品种的不同．