時變海麵雷達目標散射現象學模型 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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許小劍，李曉飛，刁桂傑，薑丹 著

圖書標籤:

• 海麵雷達
• 目標散射
• 散射現象學
• 時變海麵
• 雷達目標
• 海洋遙感
• 電磁散射
• 海氣相互作用
• 雷達信號處理
• 海洋環境

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118084658

版次：1

商品編碼：11219116

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-01-01

頁數：398

正文語種：中文

編輯推薦

　　“時變海麵雷達目標散射現象學模型”這一選題正是應對上述技術挑戰而提齣來的。許小劍等編著的《時變海麵雷達目標散射現象學模型》試圖基於最基本的物理現象和簡化的數學模型，從時變海麵電磁散射基本理論、海麵後嚮散射調製特性及其統計模型、海麵目標的電磁散射建模與散射機理分析以及海麵與目標的高分辨率成像特性建模等4個方麵，對時變海麵雷達目標散射現象進行建模、仿真和分析。全書共分為12章，按照以上思路大緻分成4個模塊，分彆介紹如下：模塊1：時變海麵電磁散射基本理論和方法，模塊2：時變海麵的後嚮散射調製特性及其統計模型，模塊3：時變海麵目標的雷達散射建模、仿真與散射機理分析，模塊4：時變海麵與目標的高分辨率成像特性建模、散射現象分析及其在目標探測識彆中的應用。

內容簡介

　　《時變海麵雷達目標散射現象學模型》匯集瞭作者近年來在時變海麵艦船目標寬帶雷達散射特性建模領域基礎理論與仿真應用的研究成果。
　　《時變海麵雷達目標散射現象學模型》利用4大部分、12章的篇幅對時變海麵艦船目標雷達散射現象及其建模與仿真做瞭較全麵的論述。其中，第1部分由第1～3章組成，介紹時變海麵電磁散射建模的基本理論和方法，分彆對海譜模型、時變粗糙海而生成方法和粗糙海麵的電磁散射計算技術進行瞭討論。第2部分由第4～7章構成，主要研究時變海麵的後嚮散射調製特性及其統計模型．討論瞭時變海麵的多普勒譜特性、後嚮散射信號調製機理、海雜波統計模型、以及空一時相關海雜波的統計建模與仿真技術。第8～9兩章構成本書的第3部分，討論時變海麵艦船目標的雷達散射建模、仿真與散射機理分析，重點研究瞭海麵艦船目標的水動力運動特性模型和多徑散射模型。第4部分由第10～12章構成，闡述時變海麵與目標的高分辨率雷達成像特性建模、散射現象分析及其在目標探測識彆中的應用，包括海麵目標的一維高分辨率距離像、二維閤成孔徑雷達（SAR）和逆閤成孔徑雷達（ISAR）成像以及寬帶單脈衝三維成像等。
　　《時變海麵雷達目標散射現象學模型》可供海洋遙感、空間對地高分辨率觀測、雷達現象學、目標與環境特性技術、雷達和武器係統仿真等技術領域的研究人員和工程技術人員參考，也可作為相關高校教師和研究生的教學與研究參考書。

作者簡介

　　許小劍，1963年生，江西萬安人。1983年獲閤肥工業大學工學學士學位。1986年獲航天部二院工學碩士學位，1994年英國帝國理工高級訪問學者，2002年獲美國內布拉斯加大學博士學位。1986年起在航天二院207所從事科研和管理工作。先後任研究員、室主任、副所長和所長；1999年至2002年在美國內布拉斯加大學環境遙感實驗室研修並獲博士學位；2003年到北京航空航天大學電子信息工程學院任職。現為信號與信息處理學科責任教授。主要研究領域包括遙感特徵建模、分析與處理、雷達成像與目標識彆、智能化信息處理等。獲國傢科技進步二等奬1項、部級科技進步一等奬2項、二等奬4項，1995年獲國務院政府特殊津貼，1998年被評為航天總公司有突齣貢獻專傢。發錶學術論文200餘篇，其中SCI和EI檢索論文約150篇，閤作齣版專著與教材4部。李曉飛，1983年生。河南南陽人。2005年7月獲北京航空航天大學工學學士學位，2011年1月獲北京航空航天大學工學博士學位，現就職於航天科工集團第二研究院。主要研究方嚮包括海麵電磁散射特性計算、海雜波建模、雷達目標特徵提取與識彆等。發錶SCl、EI檢索論文多篇。刁桂傑，1982年生，河北滄州人。2005年和2008年分彆獲燕山大學電子信息工程專業工學學士學位和信號與信息處理專業工學碩士學位。現就讀於北京航空航天大學，攻讀信號與信息處理專業博士學位，主要研究方嚮為SAR迴波信號建模、高分辨率雷達成像等。薑丹，1981年生，河北保定人。2004年獲河北工業大學信息工程學院電子信息工程專業工學學士學位，2007年獲天津大學電子信息工程學院信號與信息處理專業碩士學位，2011年1月獲北京航空航天大學電子信息工程學院信號與信息處理專業博士學位。現為國傢知識産權局專利局專利審查協作北京中心審查員。主要研究領域包括雷達信號處理、電磁散射建模等，在國內外發錶學術論文8篇。

目錄

第1章 海譜模型
第2章 時變粗糙海麵生成方法
第3章 粗糙海麵的電磁散射計算
第4章 時變海麵後嚮散射多普勒譜特性
第5章 時變海麵後嚮散射信號調製機理
第6章 海雜波統計模型
第7章 空-時相關海雜波統計建模與仿真技術
第8章 時變海麵船目標運動特性模型
第9章 時變海麵運動目標多徑散射模型
第10章 基於目標復HRRP的統計建模與探測識彆方法
第11章 海麵運動艦船目標的SAR成像模型
第12章 海麵目標寬帶單脈衝三維成像模型
參考文獻

前言/序言

時變海麵雷達目標散射現象學模型 一、引言：深海測量的挑戰與雷達技術的關鍵作用 海洋，覆蓋地球錶麵的絕大部分，是人類探索未知、獲取資源、保障航運安全以及理解氣候變化的重要領域。然而，浩瀚的海洋也以其自身特有的復雜性和動態性，為各類觀測和測量任務帶來瞭巨大的挑戰。在水麵以下，我們麵臨著光綫衰減、海水渾濁、通信受限等問題；而在海麵及海麵之上，雖然可視性相對較好，但海麵的實時、精確、全天候觀測仍然是科學研究和工程應用中的一個關鍵瓶頸。 傳統的海洋觀測手段，如衛星遙感（受雲層影響）、光學相機（受天氣和光照限製）、聲納（穿透力有限，對海麵目標檢測能力弱）等，在某些場景下具有不可替代的作用，但它們往往在覆蓋範圍、分辨率、實時性、穿透能力或全天候工作能力上存在不足。尤其是在需要對海麵及其上方一定區域進行持續、大範圍、高精度的監測時，這些方法的局限性愈發明顯。 正是在這樣的背景下，雷達技術以其獨特的優勢，逐漸成為海洋探測和監測領域不可或缺的利器。雷達係統能夠主動發射電磁波並接收目標反射的迴波，從而實現對目標的探測、定位、識彆和跟蹤。其優勢在於： 全天候工作能力： 雷達不受光照和大部分天氣條件的影響，可以在白天、夜晚、陰雨、大霧等惡劣天氣下穩定工作。 穿透性： 部分頻段的雷達波能夠穿透某些非導電性介質（如薄霧、雨滴），從而實現更廣闊的探測範圍。 高分辨率和遠距離探測： 隨著技術的進步，雷達係統能夠提供極高的分辨率，精確識彆目標細節，並實現對遠距離目標的探測。 實時性： 雷達可以快速掃描並更新目標信息，實現對動態目標的實時跟蹤。 在海洋環境中，雷達的應用範圍極為廣泛，包括但不限於： 海上交通監控： 船舶自動識彆係統（AIS）的補充，對未配備AIS的船隻或非閤作目標的探測。 搜救行動： 在惡劣天氣和夜間條件下，快速定位失事船舶或落水人員。 海洋環境監測： 識彆和跟蹤海麵上的油汙、漂浮物，監測海冰漂移，探測海嘯引發的異常海浪。 海洋科學研究： 研究海浪、海流對雷達迴波的影響，探測和分析海上目標（如飛機、導彈、無人機）的運動特性。 軍事應用： 海上態勢感知，反潛偵察，反艦導彈防禦等。 然而，將雷達技術應用於復雜多變的海洋環境，並實現對海麵及其上方目標的精確測量，並非易事。其中最核心的挑戰之一，便是準確理解和建模“時變海麵目標散射現象”。海麵本身就是一個極其動態的媒質，其形態、起伏、波浪等都在不斷變化，這些變化直接影響著雷達波的傳播和目標的散射特性。同時，海麵上的目標，例如艦船、飛行器，其自身的運動以及相對於海麵的姿態也在不斷變化，這些都使得目標的雷達散射截麵（RCS）呈現齣復雜的時變性。 因此，建立能夠精確描述和預測這種時變散射現象的“現象學模型”，對於提升海洋雷達係統的探測能力、識彆精度以及整體性能至關重要。本書《時變海麵雷達目標散射現象學模型》正是聚焦於這一核心問題，旨在為雷達係統設計者、信號處理工程師、海洋科學傢以及軍事應用研究人員提供一套係統、深入的理論框架和實踐指導。 二、核心問題：海麵與目標耦閤的時變散射動力學 理解海麵雷達目標散射現象學模型，首先需要深入剖析其核心——海麵與目標的耦閤以及由此産生的時變散射動力學。這涉及到兩個相互作用的復雜係統： 1. 動態海麵： 海麵並非一個平坦光滑的界麵，而是充滿瞭起伏不定的波浪。這些波浪的形態、幅度、頻率、傳播方嚮等都處於持續變化之中。海浪的粗糙度、傾斜度以及其隨時間的變化，直接影響著照射到海麵上的雷達波的傳播路徑、反射和散射特性。例如： 海浪的反射和透射： 海浪的存在會引起雷達信號的隨機相位偏移、幅度衰減和方嚮性變化，這被稱為“海雜波”（Sea Clutter）。海雜波是海洋雷達中的主要乾擾源之一，其強度和統計特性與海況密切相關。 海浪對目標的影響： 海浪還會影響海麵上的目標，例如，波浪的顛簸會引起艦船的縱搖、橫搖、俯仰和橫傾，導緻目標相對於雷達的姿態發生變化，進而影響其雷達散射。 多徑效應： 海麵作為反射麵，會産生雷達信號的多徑傳播，即雷達信號除瞭直接傳播到目標外，還會經過海麵的反射後再到達目標，或者從目標反射後經過海麵反射再到達雷達。這種多徑效應會引入額外的相位和幅度變化，對目標迴波的測量産生乾擾。 2. 時變目標： 海麵上的目標（如艦船、低空飛行器、海上平颱等）本身也並非靜止不動。 目標自身的運動： 艦船的航行、飛機/無人機的飛行，都會帶來目標位置、速度、加速度等參數的時變。 目標姿態的改變： 艦船在波浪中的搖擺，飛機的俯仰、滾轉、偏航，都會導緻目標相對於雷達的觀測角度不斷變化。 目標內部的機械運動： 現代艦船上的雷達天綫、炮塔等可動部件，其運動也會對整體雷達散射産生影響。 目標與海麵的相對位置變化： 目標在海浪上的起伏，意味著其與雷達的距離也隨之發生周期性變化，這會影響到迴波的的多普勒頻移和幅度。 時變海麵雷達目標散射現象學模型的核心任務，正是要定量地描述和預測在海浪動態變化以及目標自身運動和姿態變化耦閤作用下，目標雷達散射截麵（RCS）隨時間變化的規律。這涉及到： 海浪模型： 如何精確描述海麵的幾何形狀和運動，包括海浪譜（描述海浪能量在不同頻率和方嚮上的分布）、波浪理論（如綫性波理論、非綫性波理論）、海浪模擬等。 目標幾何模型： 如何建立目標精確的三維幾何模型，以及如何描述其在運動中的姿態變化。 散射理論： 如何基於海麵和目標的幾何形狀以及電磁波的特性，計算齣雷達迴波的強度和相位。這包括瞭物理光學法、幾何衍射理論、一緻性時域擴散方法等。 耦閤效應： 如何將海麵的動態性與目標的運動和姿態變化耦閤起來，以獲得目標的“時變RCS”。例如，海浪引起的艦船姿態變化如何影響其特定角度的RCS；多徑效應如何疊加在直接迴波之上，改變整體迴波特徵。 三、現象學模型的構建思路與技術要點 “現象學模型”強調的是基於觀測和實驗數據，通過歸納和總結，建立能夠反映客觀規律的數學模型，而不需要深入探究其底層的物理機製（當然，模型的設計會參考物理原理）。在時變海麵雷達目標散射領域，構建現象學模型通常會遵循以下思路和包含以下關鍵技術點： 1. 數據驅動與模型參數化： 大量實測數據： 收集在不同海況、不同目標狀態下的雷達迴波數據，這是模型建立的基礎。這些數據可以是實際的雷達探測數據，也可以是通過高精度模擬得到的仿真數據。 特徵提取： 從原始迴波數據中提取關鍵的散射特徵，例如平均RCS、RCS的起伏特性、RCS的時頻分布、目標的方位角和俯仰角變化規律等。 模型參數化： 將這些提取的特徵與影響散射現象的各種因素（如海浪參數、目標運動參數、雷達參數等）關聯起來，建立參數化的數學模型。例如，RCS的平均值可能與海浪高度的平方成正比，RCS的起伏速度可能與海浪的周期相關。 2. 海浪影響的數學描述： 海浪譜模型： 采用成熟的海浪譜模型（如Pierson-Moskowitz譜、JONSWAP譜）來描述海麵的統計特性，並推導齣海浪的幾何形變（波高、坡度）隨時間的演化。 錶麵相關函數： 建立描述海麵局部坡度和麯率分布的函數，這些是計算海浪對雷達波散射影響的關鍵。 多徑效應模型： 建立模型來描述海麵反射係數以及多徑信號的相位和幅度疊加效應。 3. 目標姿態與運動的時變建模： 運動學模型： 建立目標運動的數學模型，包括位置、速度、加速度的方程。 姿態動力學模型： 結閤海浪模型的輸入，模擬目標在波浪中的搖擺、俯仰、橫傾等姿態變化。可以采用基於剛體動力學或更復雜的流體動力學方法。 角度變化跟蹤： 實時跟蹤目標相對於雷達的觀測角度，這是計算RCS隨角度變化的關鍵。 4. RCS預測與仿真： 基於幾何方法的RCS計算： 對於較大的目標（相對於雷達波長），可以采用基於幾何的近似方法（如物理光學法、幾何衍射理論）來計算目標在特定姿態下的RCS。 統一理論（UIT）或時域擴散方法（TDS）： 對於更復雜的散射，可能需要更先進的散射理論。 時域仿真： 將海浪的動態形變、目標姿態和位置的變化、以及RCS計算模型相結閤，進行目標RCS的時域仿真。模擬過程中，雷達波的照射角度、目標與雷達的距離、以及目標各個散射點的電磁響應都會隨時間變化。 海雜波模型整閤： 將目標迴波模型與海雜波模型相結閤，以獲得更貼近實際的雷達信號模型。 5. 模型的驗證與優化： 與實測數據比對： 將模型預測的RCS麯綫、迴波統計特性等與實際觀測數據進行比對，評估模型的準確性。 參數調整與優化： 根據比對結果，調整模型參數，優化模型結構，以提高其預測能力。 魯棒性分析： 分析模型在不同海況、不同目標類型下的適用性和魯棒性。 四、模型應用價值與發展方嚮 《時變海麵雷達目標散射現象學模型》的建立，將為眾多海洋雷達應用領域帶來顯著的價值提升： 提高雷達探測性能： 精確預測目標RCS的時變特性，有助於優化雷達的信號處理算法，如目標檢測、恒虛警率（CFAR）保持、跟蹤濾波器設計等，從而提高探測概率，降低漏警率。 增強目標識彆能力： 不同的目標在海麵動態環境下的散射特性存在差異。通過分析時變RCS的特徵，可以區分不同類型的海上目標，提升雷達的目標識彆和分類能力。 優化雷達係統設計： 模型的仿真結果可以為雷達係統的參數選擇（如工作頻率、脈衝重復頻率、天綫波束寬度等）提供依據，以適應不同的海洋環境和任務需求。 提升電子對抗能力： 深刻理解目標散射特性，有助於設計更有效的誘餌和欺騙措施，或對抗敵方的雷達探測。 服務海洋科學研究： 對海麵動力學及其對雷達散射的影響進行精確建模，有助於反過來利用雷達數據反演海況信息，推動海洋動力學、波浪預報等領域的研究。 展望未來，時變海麵雷達目標散射現象學模型的研究將繼續朝著以下方嚮發展： 更精細化的海浪與目標耦閤模型： 考慮更復雜的非綫性海浪效應、不同海況下的粘性影響，以及目標與海麵之間的流體力學相互作用。 融閤多源信息： 將其他傳感器信息（如光學、紅外、聲納、AIS）與雷達數據融閤，建立更全麵的目標探測與識彆模型。 機器學習與深度學習的應用： 利用大量的實測數據和仿真數據，通過機器學習和深度學習方法，構建端到端的、能夠直接從原始雷達迴波預測目標狀態和特性的模型，進一步提升模型的自適應性和泛化能力。 海麵粗糙度與介電常數變化的影響： 深入研究海麵鹽度、溫度、泡沫等因素對雷達波散射特性的影響，以及這些因素隨時間的變化。 復雜目標（如編隊、集群）的散射建模： 隨著無人機、無人船等集群應用的發展，對復雜目標整體或局部散射特性的建模將變得越來越重要。 五、結論 《時變海麵雷達目標散射現象學模型》並非僅僅是理論的堆砌，而是緻力於將復雜的海洋環境與動態目標的行為，用嚴謹的數學語言進行刻畫，從而為實際的雷達係統應用提供堅實的理論基礎和有效的技術支撐。本書的齣版，將為從事海洋雷達技術研究、開發和應用的專業人士提供一本重要的參考資料，推動我國在海洋探測、監測和態勢感知能力上的持續進步。深入理解並掌握時變海麵雷達目標散射現象學模型，意味著我們能夠更好地“聆聽”海洋，更精準地“洞察”海麵上的風雲變幻和活動目標，從而在廣闊的藍色疆域中，實現更安全、更高效的探索與管理。

評分☆☆☆☆☆

《時變海麵雷達目標散射現象學模型》這個書名讓我想到瞭很多實際應用中的問題。在我看來，雷達技術在海洋監測、船舶導航、甚至是海上搜救等方麵都有著不可替代的作用。而海麵環境的復雜性，尤其是其動態變化，一直是製約這些應用精度的關鍵因素。這本書的標題“時變”錶明它關注的是雷達信號隨時間的變化規律，這對於理解和處理海麵迴波至關重要。而“現象學模型”則暗示瞭它可能更側重於從實際觀測齣發，建立描述性的模型，而不是深入到復雜的物理學推導。我非常希望這本書能夠解答我的一些睏惑，比如在不同天氣條件和海況下，海麵雷達迴波的統計特性是如何變化的？如何建立一個有效的模型來預測這些變化？這些模型又如何在實際的雷達係統中得到應用，以提高目標的檢測概率和降低誤警率？我期待這本書能夠為我提供一些切實可行的方法和工具，幫助我更好地理解和應用海麵雷達技術。

評分☆☆☆☆☆

我最近在研究雷達係統在海洋環境中的應用，尤其對海麵雜波的抑製和目標探測感興趣。我聽說《時變海麵雷達目標散射現象學模型》這本書在這方麵有深入的探討，所以特地找來拜讀。標題中的“時變”二字立刻吸引瞭我，因為海麵的情況實在是瞬息萬變，模型如果不考慮時間的動態性，將很難準確地描述實際情況。而“現象學模型”則讓我感到這本書可能不會過分糾纏於復雜的電磁理論細節，而是更側重於如何通過實測數據和經驗關係來構建模型，這對於實際工程應用來說是非常有價值的。我尤其關心這本書是否會提供一些關於如何區分海麵雜波和真實目標的方法，以及在不同海況下，目標散射特性的變化規律。如果書中能給齣一些具體的案例分析，或者一些便於實現的計算方法，那就太好瞭。我希望這本書能幫助我更係統地理解海麵雷達散射的復雜性，並為我解決實際工程問題提供理論指導和技術參考，尤其是在提升雷達係統的魯棒性和探測性能方麵。

評分☆☆☆☆☆

看到《時變海麵雷達目標散射現象學模型》這個書名，我的興趣立刻被點燃瞭。作為一名對物理學和工程學都有所涉獵的研究者，我一直對雷達技術在復雜環境下的應用情有獨鍾。海麵，這樣一個充滿變數的介質，它的雷達散射特性必然是極其復雜的，而且會隨著時間不斷變化，比如海浪的湧動、艦船的運動等。這本書的標題“時變”和“現象學模型”正擊中瞭我的研究興趣點。我好奇這本書是否會從統計學的角度來描述海麵散射的隨機性和非綫性，又或者會探討一些基於機器學習或人工智能的方法來構建動態模型。如果書中能夠提供一些關於如何量化海麵散射的“時變”特性，以及如何利用這些模型來提高雷達在海麵目標探測、跟蹤、甚至分類方麵的精度，那將是非常有價值的。我期待這本書能夠為我提供新的研究思路和理論框架，從而推動我自己在相關領域的研究。

評分☆☆☆☆☆

讀完《時變海麵雷達目標散射現象學模型》的標題，我腦海中立刻浮現齣各種關於海麵雷達探測的畫麵。作為一名有多年雷達係統研發經驗的工程師，我深知海麵目標探測的挑戰性，尤其是當目標位於海麵附近時，海麵本身的散射會産生大量的雜波，嚴重影響目標的檢測和識彆。這本書的標題直接切入瞭問題的核心——“時變”和“現象學模型”。“時變”意味著它關注的是海麵環境和目標迴波在時間上的動態變化，這對於設計能夠適應復雜海況的雷達係統至關重要。“現象學模型”則暗示瞭這本書可能基於實際觀測數據，提煉齣能夠描述散射特性的規律，而不是完全依賴於第一性原理的推導。我非常期待書中能夠提供關於不同海況（如平靜海麵、波浪起伏、風暴等）下雷達散射特性的描述，以及如何通過建立模型來模擬這些變化。如果書中還能討論如何利用時變特性來改善目標跟蹤和識彆的性能，那將是對我工作非常有益的內容。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題《時變海麵雷達目標散射現象學模型》讓我充滿瞭好奇。作為一名業餘愛好者，我對雷達技術一直抱有濃厚的興趣，尤其是在海洋環境下的應用。我總覺得，海麵的復雜性和動態性，使得雷達迴波的分析變得異常迷人。想象一下，海浪起伏，風力變化，甚至潮汐的影響，這一切都在改變著雷達信號的散射特性。這本書的名字恰恰點齣瞭這一點——“時變”，意味著它不僅僅是描述一個靜態的場景，而是要捕捉雷達信號在時間維度上的演變。而“現象學模型”，則暗示著它可能更側重於從觀測到的現象齣發，建立起能夠描述這些現象的模型，而不是深入到微觀的物理機製。這對我來說是個好消息，因為我可能沒有深厚的物理學背景，但對如何理解和解釋雷達迴波的實際錶現充滿熱情。我期待這本書能為我揭示海麵雷達散射的奧秘，讓我能更好地理解那些在海麵上閃爍、跳躍的雷達信號背後隱藏的規律，或許還能從中找到一些關於船舶、海況監測的新視角。