高速运动等离子体包覆目标的电磁散射特性研究

高超声速飞行器在临近空间执行高空任务时会与大气剧烈摩擦促使周围空气发生电离,从而在飞行器表面激发等离子体流场,其会严重干扰飞行器与雷达之间的无线通信,同时还会给运动雷达目标的电磁散射特性造成强烈影响。本文采用Lorentz-FDTD方法研究了等离子体鞘套包覆下的高速运动目标与电磁波之间的相互作用。根据相对论原理对运动等离子体的电磁特征参数进行数值建模,基于运动等离子体的物理模型,利用Lorentz-FDTD数值方法研究运动等离子体的电磁特征参数变化对雷达目标远场散射特性的影响,计算等离子体目标在不同物体速度下对电磁波的反射系数。研究结果显示:物体的运动速度会改变等离子体的介电常数,进而影响等离子体对电磁波的吸收和散射机制;在相对论效应和等离子体色散的共同影响下,高速运动等离子鞘套包覆目标物的电磁散射特性在不同的电磁波工作频段将呈现出复杂的变化规律。

激波风洞设施中的等离子体包覆目标电磁散射实验研究

利用JF10高焓激波风洞设施,进行了等离子鞘包覆目标的电磁散射测量实验.基于矢量网络仪的步进扫频体制,在C波段进行实验,观测到等离子鞘对目标雷达散射截面(radar cross section,RCS)的影响.并且,目标散射测量值中直接体现了激波风洞的高速气流状态信息:气流前段会造成散射回波的剧烈变化且稳定性差,持续0.5—1 ms;激发的等离子鞘有效持续时间仅约为2 ms,衰减了目标RCS回波.

基于三维电磁散射参数化模型的SAR目标识别方法

合成孔径雷达目标识别是雷达数据解译中一个长期研究的难点问题。近年来,基于模型的SAR目标识别方法由于在扩展条件下的识别性能表现良好而备受关注。在联合国内多家研究单位进行攻关的基础上,该文简要阐述了对该问题的初步研究成果及思考。首先从3个方面出发梳理了散射部件模型发展的技术脉络并对其进行了补充完善;然后从正向推算和逆向反演两条技术途径提出了复杂目标电磁散射参数化建模方法;最后提出了基于复杂目标电磁散射参数化模型的目标识别新框架。论文最后对基于模型的SAR目标识别下一步研究方向进行了展望。

复合电磁散射分析中的精确几何建模

研究了二维导体粗糙面与三维半掩埋导体目标双站复合电磁散射,给出了一种粗糙面与目标复合电磁散射建模方案.首先利用谱方法生成随机粗糙面并利用逆向工程方法获得连续曲面,进而与半掩埋目标复合获得精确的三维复合模型.在精确几何模型基础上,根据入射波频率对其进行表面网格剖分.接着利用物理光学方法和多层快速多极子方法对单一导体粗糙面以及粗糙面与目标复合体模型的电磁散射特性进行研究,计算了双站雷达散射截面.

基于PO-EEC的各向同性介质薄层涂覆目标电磁散射

基于阻抗边界条件,将介质薄层涂覆目标等效为无厚度阻抗表面,应用三维各向同性阻抗面电磁散射的物理光学(physical optics,PO)算法,并通过各向同性阻抗劈的一致性几何绕射理论导出各向同性阻抗边缘的等效边缘流(equivalent edge currents,EEC),从而以边缘波场修正物理光学场,实现各向同性介质薄层涂覆三维导电目标电磁散射的高频预估。给出两个典型算例,与矩量法精确结果吻合良好,验证该各向同性PO-EEC算法的精度和效率。

基于平衡流场的再入飞行器电磁散射特性分析

针对高速再入飞行器穿过大气层时产生冗长等离子尾流的特点,综合利用真实气体效应情况下等离子体流场计算方法和移位算子时域有限差分电磁散射建模方法。首先由再入飞行器相关参数得到其周围非均匀等离子体流场的分布情况,然后据此建立含等离子体尾流目标的电磁散射模型。以锥球形目标为例,计算和分析了以零攻角再入时的低频电磁散射特性。结果表明,当飞行器再入速度较高时,等离子体尾流在低频段将显著增强其后向散射,有利于低频雷达探测再入目标。

基于MoM-PO的各向异性阻抗面电磁散射研究

该文基于阻抗边界条件(IBC),采用矩量法-物理光学(MoM-PO)混合算法,研究了3维各向异性阻抗面的电磁散射特性。根据表面等效原理,将空间散射场等效为MoM区和PO区电磁流的辐射场,感应电磁流以3维RWG(Rao-Wilton-Glisson)矢量基函数展开。以表面阻抗并矢表征电磁参数,给出典型各向异性阻抗面目标的电磁仿真算例,结果与Mie级数等精确解吻合良好,显示了该方法的有效性。

海环境近区电磁散射特性模拟测试及统计分析

利用实验室内海环境模拟系统,在造波水池内模拟生成满足海谱分布的海浪,测试获取近距离窄波束照射条件下海面后向电磁散射回波数据,统计分析了模拟海面散射系数与入射角、方位角、测试频率等的关系.测试结果表明,在近距离窄波束照射条件下,海面后向散射信号起伏更加剧烈,散射情况更加复杂.

复合网格法在电磁散射问题中的应用研究

复合网格方法采用区域分解算法的思想,将计算区域分为粗网格与细网格两个区域.在电磁散射问题中,细网格区域包含了微细结构的电磁散射信息.利用连接边界条件,将粗网格计算结果和细网格计算结果分步进行计算,从而得到包含有微细结构的电磁散射信息.该计算方法可以减少此类计算问题的计算量,所得结果与全部区域进行细网格划分的结果进行了比较,两种结果复合很好.

无源散射单元电磁散射特性可控方法综述

从雷达目标和环境特性的模拟需求出发,对无源散射单元进行了定义及分类,分析了电磁散射特性可控技术的本质特征,介绍了常用的可控方法,并从外形控制技术、材料控制技术、雷达吸波材料技术、频率选择表面技术以及等离子技术5个方面对电磁散射特性可控方法的国内外现状进行了剖析。结合工程需求,阐述了该领域所面临的问题与挑战,简要展望了发展趋势。

分层介质目标电磁散射计算的快速射线追踪方法

针对利用射线追踪方法计算分层介质目标散射时由于海量射线导致的资源和效率瓶颈问题,提出了改进的蒙特卡洛法和自适应射线细分法,实现对超电大分层介质目标高频电磁散射的快速计算.改进的蒙特卡洛法基于射线在介质分界面上反射和折射的能量分布,将射线分裂等效为按照特定概率发生反射或折射,射线追踪过程中射线数保持不变,而自适应射线细分法通过选择稀疏的初始射线,并根据目标结构和材质的变化自动细分加密,在保证计算精度的同时最大程度降低射线数.仿真试验与参考结果对比验证了本文方法的精确和高效,并分析了两种方法的优缺点,给出了适用范围以及在实际工程应用中的建议.

含曲面介质结构复杂目标电磁散射计算的射线追踪方法

针对含曲面介质结构的电大复杂目标电磁散射计算问题,提出一种基于平面元网格模型曲率重构与射线密度归一化概念相结合的快速射线追踪方法.该方法通过曲率重构计算复杂目标表面的主曲率半径,考虑从光疏介质到光密介质和从光密介质到光疏介质时电磁波照射凹凸曲面所具有的不同扩散或聚焦效应,并利用射线密度归一化计算射线追踪过程中每一根射线对总散射场的贡献.当射线与介质表面的碰撞点位于焦散处时,通过引入功率追踪成功克服了传统几何射线管在焦散处的奇异性.仿真结果验证了该方法的正确性和高效性.

海洋内波对海面电磁散射特性的影响分析

海洋内波通常在海面之下传播,并通过波流相互作用影响海洋表面毛细波的分布,在合成孔径雷达(SAR)图像中表现为亮暗相间的纹理。该文首先基于Korteweg-de Vries(Kd V)方程,建立内波传播模型;通过波流相互作用函数,基于波作用量方程,对表面毛细波的波谱进行修正;最后基于双尺度方法的面元模型,将内波对高频谱的修正作用考虑在内,计算内波的存在对大尺寸海面电磁散射特性的影响。文中计算了内波存在时海面散射系数分布,分析了不同的内波参数,不同海况参数等对海面散射系数和多普勒的影响。

近场电磁散射特点及其对建模要求

介绍了近场电磁散射问题,从电磁散射角度阐释当前对近场特性认识上的分歧,分析近场电磁散射问题中局部照射与探测器及动态过程关联密切等特点.根据近场特点提出了对建模中目标模型、电磁算法以及计算特性类型等的一般要求,同时提出了一种基于基础近场散射问题与探测器去相关的建模方式,并针对典型弹载雷达探测情况,给出了近场动态散射建模中运动模型、天线模型以及动态采样等具体要求.

相对运动等离子体平板与电磁波相互作用研究

高超声速飞行器在飞行过程中,由于高温高压的作用,会在飞行器表面形成一层等离子体鞘层,飞行器及其等离子体鞘层相对于地面测控中心做高速相对运动,对目标物电磁回波会带来严重影响.此外,等离子体鞘层的时变特性,也会对目标物雷达回波进行调制,使测控中心难以识别、跟踪目标.本文利用Lorentz-FDTD方法研究了相对运动等离子体鞘层与电磁波之间的相互作用,并分析了等离子体鞘层的相对运动特性和时变特性对电磁波造成的影响,发现运动的时变等离子体除了对电磁波造成多普勒频移外,还会对入射波频谱进行调制.

沙滩粗糙面建模及电磁散射特性研究

针对下视雷达对近岸区域目标雷达特征信号的探测需求,采用双尺度随机起伏叠加的方式进行沙滩几何建模,基于混合介质模型获取沙滩电磁参数,利用外场实测数据,构建拟合模型、修正基尔霍夫近似算法,完成沙滩场景散射模型构建,精确模拟复合型粗糙沙地后向散射系数。仿真结果表明:采用测算融合方式得到的后向散射系数与实测数据相比均方根误差小于3 dB,精度较高,可以为近岸区域目标探测、识别、跟踪等提供理论依据和技术支撑。

角反射器的线性非均匀电磁波散射特性

按单位入射场条件给出了目标的线性非均匀电磁波散射截面定义,指出其也可作为一种与观测距离无关的特征极化量,并采用矩量法计算角反射器单双站,不同频率下线性非均匀电磁波散射特性,分析其非均匀波散射截面大小与目标特征间的关系,表明其对目标特征探测的潜在优势。

2016年全国电磁散射与逆散射学术交流会征文通知

2016年电磁散射与逆散射学术交流会拟于2016年10月28～30日在江苏省镇江市召开。本次会议由中国电子学会天线分会电磁散射与逆散射学组和电磁散射重点实验室联合主办,江苏大学计算机科学与通信工程学院协办。这次会议将为国内电磁散射与逆散射领域的专家学者展现最新成果、讨论该领域最新发展动态提供平台。会议包括大会特邀报告和专题讨论会，不编印论文集，仅发送论文集光盘。竭诚欢迎全国电磁散射与逆散射研究领域专家、学者及研究人员积极参加。

2016年全国电磁散射与逆散射学术交流会征文通知

2016年电磁散射与逆散射学术交流会拟于2016年10月28～30日在江苏省镇江市召开。本次会议由中国电子学会天线分会电磁散射与逆散射学组和电磁散射重点实验室联合主办，江苏大学计算机科学与通信工程学院协办。这次会议将为国内电磁散射与逆散射领域的专家学者展现最新成果、讨论该领域最新发展动态提供平台。会议包括大会特邀报告和专题讨论会，不编印论文集，仅发送论文集光盘。竭诚欢迎全国电磁散射与逆散射研究领域专家、学者及研究人员积极参加。

等离子体鞘套电磁散射特性的场离散蒙特卡罗仿真

采用场离散的蒙特卡罗方法,对超高速目标等离子体电磁散射进行仿真研究。采用流场网格,根据电磁分布参数,对电磁波粒子进行运动轨迹仿真。根据反射粒子的统计参数,进行电磁特性的计算,这种计算方法耗时与频率相关性较低,便于并行计算,从而实现等离子体覆盖的电大尺寸目标的电磁散射特性的快速计算。在此基础上,计算了钝锥体超高速目标的电磁散射特性,给出了RCS缩减和增强机理。