典型地麵環境雷達散射特性與電磁成像 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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張民，魏鵬博，江旺強，王超 著

圖書標籤:

• 地麵雷達
• 散射特性
• 電磁成像
• GPR
• 雷達遙感
• 電磁波傳播
• 地質勘探
• 目標識彆
• 反演算法
• 微波遙感

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560639420

版次：1

商品編碼：11976852

包裝：平裝

叢書名： 西電學術文庫

開本：16開

齣版時間：2016-05-01

用紙：膠版紙

頁數：280

字數：371000

正文語種：中文

內容簡介

　　《典型地麵環境雷達散射特性與電磁成像》比較係統和完整地闡述瞭從典型地麵環境的幾何建模、雷達散射特性到電磁成像仿真的過程中所涉及的相關理論與方法。全書內容主要包括瀝青、水泥、裸土、草地和沙地五種典型地麵環境的幾何建模方法、典型地麵環境電磁散射的基本模型和相關快速算法、典型地麵場景電磁散射的分布特性研究、典型地麵場景電磁散射分布的統計方法模擬、典型地麵場景的電磁成像模擬以及較為係統的典型地麵電磁散射結果匯總等。《典型地麵環境雷達散射特性與電磁成像》力求從典型地麵環境雷達散射模型齣發，通過統計方法，獲得快速模擬地麵環境的雷達迴波（雜波）的預估模型，應用於地麵環境的電磁成像仿真中，並將地麵目標雷達散射特性和電磁成像仿真中的新模型及算法介紹給讀者，使讀者能夠掌握地麵環境雷達目標特性和電磁成像的本質，靈活解決實際工程問題。《典型地麵環境雷達散射特性與電磁成像》可作為從事雷達設計與評估、地麵微波遙感、雷達目標與環境特性、電磁成像算法與圖像理解等相關研究的科研人員的參考書，也可作為高等學校相關專業的研究生教材。

作者簡介

　　張民，山東萊州人，理學博士。西安電子科技大學教授，博士生導師。長期從事典型地海環境和復雜目標的雷達散射特性與電磁成像技術研究，獲得省部級以上科研成果奬勵4項，《中國科學》等國內外學術期刊發錶論文100餘篇，SCI檢索論文70餘篇，主編《海麵目標雷達散射特性與電磁成像》、《典型地麵環境雷達散射特性與電磁成像》等專著。

目錄

緒論
第1章 典型地麵環境的幾何建模
1．1 隨機粗糙麵特性描述
1．1．1 高度概率分布
1．1．2 粗糙麵相關性描述
1．2 單一尺度地麵的幾何建模
1．2．1 瀝青粗糙麵
1．2．2 水泥粗糙麵
1．2．3 裸土粗糙麵
1．3 草地地麵的幾何建模
1．4 雙尺度地麵的幾何建模——沙地
1．5 本章小結
參考文獻

第2章 典型地麵環境的電磁散射模型
2．1 微擾法
2．2 積分方程方法
2．3 小斜率近似方法
2．3．1 錐形波
2．3．2 小斜率近似方法理論
2．3．3 小斜率近似方法算例及檢驗
2．4 植被電磁散射的矢量輻射傳輸理論
2．4．1 矢量輻射傳輸方程
2．4．2 矢量輻射傳輸方程的迭代解
2．4．3 農作物電磁散射算例
2．5 植被電磁散射的濛特卡羅數值模擬方法
2．5．1 電磁散射模型
2．5．2 濛特卡羅模擬及數值結果
2．6 植被電磁散射的CUDA加速算法
2．6．1 矢量輻射傳輸理論CUDA並行方法
2．6．2 濛特卡羅四路徑方法CUDA並行方法
2．7 本章小結
參考文獻

第3章 典型地麵環境場景電磁散射統計特徵
3．1 統計意義下的概率分布模型
3．1．1 標準模型——相乾斑雜波理論
3．1．2 經驗分布模型
3．2 統計分布中的參數估計
3．2．1 矩估計
3．2．2 最大似然估計
3．2．3 一些特殊分布的參數估計
3．3 統計分布的檢驗
3．3．1 擬閤檢驗法
3．3．2 K-S擬閤檢驗法
3．4 典型地麵單元散射的統計特徵
3．4．1 瀝青地麵統計結果
3．4．2 水泥地麵統計結果
3．4．3 裸土地麵統計結果
3．4．4 草地地麵統計結果
3．4．5 沙地地麵統計結果
3．5 本章小結
參考文獻

第4章 典型地麵環境電磁散射的場景分布模擬
4．1 二維相關雜波模擬及特殊隨機數生成
4．2 典型地麵場景電磁散射分布模擬
4．2．1 瀝青地麵
4．2．2 水泥地麵
4．2．3 裸土地麵
4．2．4 草地地麵
4．2．5 沙地地麵
4．3 本章小結
參考文獻

第5章 基於模型的典型地麵環境的電磁成像模擬
5．1 典型地麵環境SAR成像的RD算法
5．1．1 閤成孔徑雷達基本原理
5．1．2 地麵場景的條帶SAR距離多普勒（RD）算法
5．2 典型地麵環境SAR圖像仿真與分析
5．2．1 載頻為8 GHz時單一場景SAR成像結果
5．2．2 載頻為17 GHz時單一場景SAR成像結果
5．2．3 載頻為17 GHz時組閤場景SAR成像結果
5．3 本章小結
參考文獻

附錄A 典型地麵不同參數情形下電磁散射結果
A．1 不同電磁波頻率結果比較
A．2 不同地麵參數結果比較

附錄B 典型地麵場景散射單元散射場值結果統計
B．1 瀝青地麵
B．2 水泥地麵
B．3 裸土地麵
B．4 草地地麵
B．5 沙地地麵

前言/序言

典型地麵環境雷達散射特性與電磁成像 一、 引言 雷達技術作為一種先進的探測和成像手段，在軍事、民用、科學研究等眾多領域發揮著舉足輕重的作用。其核心在於對目標物體的電磁波散射特性進行分析，並最終實現對目標的識彆、分類和成像。然而，雷達係統的工作環境並非真空，而是復雜的地球錶麵。地麵環境，特彆是其多樣的地形地貌、植被覆蓋、土壤類型以及人工構築物等，對雷達波的傳播和散射會産生顯著的影響，形成所謂的“地雜波”。理解和掌握典型地麵環境下的雷達散射特性，是提升雷達係統性能、優化成像算法、實現精確目標探測和高質量成像的關鍵。 本書正是聚焦於這一核心問題，深入探討典型地麵環境的電磁散射機製，並在此基礎上，闡述如何利用這些散射特性進行有效的電磁成像。我們將從基礎的電磁散射理論齣發，逐步深入到復雜地物散射模型，再到麵嚮實際應用的電磁成像技術。本書旨在為雷達工程師、遙感科學傢、圖像處理專傢以及相關領域的學生提供一個全麵、深入的理論框架和實踐指導，以期能夠更好地應對地麵復雜環境帶來的挑戰，充分發揮雷達技術的潛力。 二、 典型地麵環境的散射特性 地麵環境的復雜性體現在其組成的多樣性和空間分布的不規則性。為瞭係統地分析其散射特性，我們將從以下幾個關鍵方麵展開： 1. 地形地貌的散射效應： 起伏地形： 山脈、丘陵、溝壑等不規則起伏的地形會引起雷達信號的多徑傳播和衍射，導緻散射強度和方嚮的變化。例如，坡麵的朝嚮與雷達波入射角的關係會直接影響後嚮散射係數（RCS）的大小。斜坡可能會將雷達波反射到非預期的方嚮，産生“陰影區”或“亮區”。 平坦地形： 盡管平坦地形看似簡單，但其與雷達波的相互作用依然復雜。土壤錶麵的微觀起伏、顆粒度以及含水量都會影響其介電常數，進而影響散射特性。尤其是在低角度入射時，錶麵散射和鏡麵反射是主要成分。 海岸綫與水體： 海岸綫區域是陸地和水體的交界，其散射特性既包含陸地地物的特徵，也受到水體錶麵光滑度（受風浪影響）和介電常數的影響。水體本身對雷達波的吸收和反射特性與陸地差異顯著，需要單獨分析。 2. 植被覆蓋的散射機理： 稀疏植被： 樹木、灌木等稀疏植被的散射，其主要貢獻來自於樹乾、樹枝和樹葉。這些構成體可以被視為散射中心，其RCS取決於其尺寸、形狀、取嚮以及植被的密度和高度。微波的穿透性允許雷達信號與地錶之間存在一定的相互作用，但植被本身也會産生一定的散射。 茂密植被： 茂密森林或農作物覆蓋的區域，雷達信號的散射會變得更加復雜。植被冠層可以被視為一個散射體集閤，雷達波在其中會經曆多次散射、穿透和衰減。不同頻率的雷達波穿透能力不同，對植被的穿透深度也不同，這直接影響瞭我們探測地錶的能力。例如，L波段雷達可能能夠穿透一定的植被層探測下方的地錶，而X波段雷達則可能主要散射於植被冠層。 植被類型與生長周期： 不同類型的植被（如針葉林、闊葉林、農田）其結構和介電特性不同，導緻散射特性的差異。同時，植被的生長周期（如發芽、生長、成熟、枯黃）會改變其水分含量和結構，從而影響其雷達散射特性。 3. 土壤與地錶材料的散射貢獻： 土壤類型： 沙土、粘土、壤土等不同類型的土壤，其物理參數（如顆粒大小、密度、孔隙度）和化學成分（如礦物質含量、有機質）不同，導緻其介電常數差異顯著，從而影響雷達波的反射和穿透。 土壤水分： 土壤含水量是影響其介電常數和散射特性的最重要因素之一。水分的增加會顯著提高土壤的介電常數，增加對雷達波的反射，並可能降低其穿透能力。因此，土壤濕度是影響地錶雷達迴波的關鍵因素。 地錶粗糙度： 土壤錶麵的粗糙度（相對於雷達波長而言）決定瞭其散射模式。平滑錶麵傾嚮於産生鏡麵反射，而粗糙錶麵則産生更多的朗伯體散射。 人工構築物： 建築物、道路、圍欄等人工構築物通常具有規則的幾何形狀和較高的介電常數，會産生強烈的散射迴波，並可能導緻多徑效應和雜波。這些構築物對雷達成像的貢獻至關重要，但也可能是乾擾源。 4. 大氣與環境因素的影響： 降雨與雪： 雨滴、雪花等大氣中的水凝物會對雷達信號産生衰減和散射，影響地錶迴波的質量。在某些情況下，雨層本身也會産生可探測的迴波。 霧與雲： 霧和雲中的水滴對微波的衰減作用相對較弱，但對毫米波會有一定影響。 溫度與濕度： 環境溫度和空氣濕度也會影響雷達信號的傳播速度和衰減。 三、 典型地麵環境的雷達散射模型 基於對上述散射特性的分析，我們需要建立相應的散射模型來量化其貢獻。這些模型可以分為： 物理光學模型（Physical Optics, PO）： 適用於描述大尺寸、光滑錶麵的散射，基於惠更斯-菲涅爾原理。 幾何繞射理論（Geometrical Theory of Diffraction, GTD）與統一繞射理論（Uniform Theory of Diffraction, UTD）： 適用於描述邊緣、尖角等處的繞射現象，是分析復雜形狀物體散射的重要理論。 微擾法（Perturbation Method）： 適用於描述錶麵粗糙度小於雷達波長的情況，將散射視為光滑錶麵的微小擾動。 積分方程法（Integral Equation Methods, IEM）： 能夠更精確地描述錶麵粗糙度和介電特性對散射的影響，計算量較大。 電磁散射的半經驗模型： 結閤理論和實驗數據，對特定地物（如植被、土壤）的散射特性進行建模。例如，植被的“水滴模型”或“分形模型”。 本書將詳細介紹這些經典模型及其在地麵環境散射分析中的應用，並討論不同模型在不同場景下的適用性和局限性。 四、 電磁成像原理與技術 掌握瞭典型地麵環境的散射特性，我們便可以利用雷達數據進行有效的電磁成像。電磁成像的目標是將雷達接收到的迴波信號轉化為能夠反映地物結構、形貌和特性的圖像。 1. 雷達成像的基本原理： 閤成孔徑雷達（SAR）成像： SAR利用平颱運動産生的多普勒頻移來閤成一個虛擬的大孔徑，從而獲得高分辨率的二維圖像。其成像過程涉及到信號的聚焦和徙動校正（Range-Cell Migration Correction, RCMC）。 逆閤成孔徑雷達（ISAR）成像： ISAR通過目標在雷達波束內的相對轉動來模擬SAR的運動，用於對運動目標進行成像。 地麵雷達（GPR）成像： GPR主要用於探測地下結構，其成像原理依賴於地下不同介質的電磁波反射和散射。 2. 麵嚮典型地麵環境的成像算法： 雜波抑製技術： 地麵環境的雜波會嚴重影響成像質量和目標探測。本書將介紹多種雜波抑製方法，包括： 空域濾波： 利用不同區域的散射特性差異進行濾波。 頻率域濾波： 利用傅裏葉變換等方法在頻率域去除雜波。 自適應濾波： 基於雜波統計特性進行自適應估計和抑製。 多極化技術： 利用不同極化方式對地物和雜波的散射差異，實現雜波的有效抑製。 目標散射特性在成像中的體現： 地物紋理特徵： SAR圖像的灰度分布、局部方差等紋理特徵能夠反映地錶的粗糙度和植被覆蓋情況。 幾何形狀與輪廓： 建築物、道路等人工構築物的幾何形狀和輪廓在SAR圖像中具有明確的體現。 後嚮散射強度： 迴波強度的不同可以區分不同的地物類型。 多角度、多極化與多頻率成像： 多角度成像： 通過不同入射角獲取的圖像，可以更全麵地瞭解目標的三維結構和散射特性。 多極化成像： 不同極化方式（如HH, VV, HV, VH）對不同地物的敏感度不同，能夠提供更豐富的地物信息，並有助於雜波分離和目標識彆。 多頻率成像： 不同頻率的雷達波對地物的穿透能力和散射特性不同，融閤多頻率信息可以實現對地物更深入的探測和分析。 基於散射模型的成像與反演： 利用建立的散射模型，可以反演地物的物理參數，例如，反演土壤濕度、植被密度等。 3. 典型地麵環境下的成像應用示例： 地形測繪與地貌分析： 利用SAR數據可以生成高精度數字高程模型（DEM），分析地形地貌特徵。 植被監測與估算： 通過SAR數據可以監測植被的生長狀況、類型以及生物量。 水體與濕地探測： SAR對水體具有良好的探測能力，可以用於水體邊界的提取和濕地監測。 地錶形變監測： 乾涉SAR（InSAR）技術能夠高精度地監測地錶形變，如地震、滑坡、地麵沉降等。 城市建築與基礎設施監測： SAR圖像能夠清晰地顯示城市建築的輪廓和分布，為城市規劃和管理提供信息。 環境災害監測： SAR在監測洪水、火災、滑坡等環境災害方麵具有獨特的優勢。 五、 結論與展望 本書通過對典型地麵環境雷達散射特性的深入剖析，並在此基礎上係統闡述瞭相關的電磁成像原理與技術，旨在為讀者提供一個全麵而深入的知識體係。理解地麵環境的復雜散射機製，並掌握相應的成像處理方法，是推動雷達技術在地球科學、環境監測、國土安全等領域應用的關鍵。 未來，隨著雷達硬件技術的不斷進步（如更高頻率、更寬帶寬、更靈活的波形設計）以及成像算法的持續優化（如機器學習、深度學習在SAR圖像處理中的應用），雷達係統在復雜地麵環境下的探測和成像能力將得到進一步提升。本書的知識體係將為這些未來的發展奠定堅實的基礎。我們期待本書能激發更多研究者和工程師的興趣，共同推動雷達技術在探索和理解我們所處的地球環境方麵取得更大的突破。

評分☆☆☆☆☆

我個人一直對那些能夠突破視覺限製的技術領域非常著迷，而這本書的標題恰恰點齣瞭這樣一個令人興奮的主題。當我在書店看到這本書時，立刻就被“典型地麵環境”和“雷達散射特性”這兩個關鍵詞吸引住瞭。我設想，這本書可能會詳細地講解，在真實的、充滿各種雜亂因素的地麵環境下，電磁波是如何與物體相互作用的。我腦海裏浮現齣許多問題：比如，不同類型的土壤、岩石、植被，它們對雷達波的吸收和反射能力會有多大的差異？不同季節、不同濕度條件下的地麵，其電磁散射特性是否會有顯著的變化？作者是否會給齣一些量化的參數，來描述這些變化？而“電磁成像”這個概念，更是讓我覺得這本書的價值非凡。我一直很好奇，雷達是如何將這些復雜的散射信號“翻譯”成我們可以直觀理解的圖像的。這本書是否會深入介紹閤成孔徑雷達（SAR）或地波雷達等成像技術的原理？它是否會講解如何通過信號處理技術，去除環境噪聲，提高圖像的分辨率和清晰度？我很期待這本書能夠提供一些關於雷達在探測地下管綫、評估土壤含水量、甚至是在災後搜救中發揮作用的實際案例。如果能有一部分內容專門討論不同成像體製的優缺點以及適用場景，那就更好瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題聽起來相當吸引人，充滿瞭科學的嚴謹感。我本來對雷達技術和電磁波的互動原理一直很感興趣，尤其是在實際應用層麵。這本書的名字直接點齣瞭“地麵環境”和“散射特性”，這讓我聯想到，是不是能夠深入瞭解雷達信號如何在復雜的自然地貌，比如山脈、森林、草地，甚至是城市建築群中傳播和反射。我特彆好奇作者是否會詳細分析不同地形地貌的電磁散射機製，比如粗糙度、介電常數等因素如何影響雷達迴波的強度和形態。此外，“電磁成像”這個詞匯更是讓我充滿瞭期待，我希望這本書能夠解釋雷達如何將這些散射信號轉化為可視化的圖像，就像給大地拍X光片一樣，從而揭示地錶下的結構和信息。比如，在軍事偵察、災害監測、考古勘探等領域，雷達成像的應用前景廣闊，我想瞭解這本書是如何從基礎的散射理論一步步推導齣成像技術的。我也會關注書中是否會涉及先進的成像算法，例如閤成孔徑雷達（SAR）的成像原理，以及如何處理多普勒效應、地形畸變等問題。總的來說，這本書如果能提供紮實的理論基礎和詳盡的實際案例分析，那對我這樣的技術愛好者來說，無疑是一份寶藏。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題，一眼看上去就充滿瞭濃厚的科研氣息，這正是我這類喜歡深入探究事物背後原理的讀者所追求的。我之所以對這本書産生濃厚興趣，是因為它直接觸及瞭“地麵環境”這個極其貼近我們生活又充滿復雜性的領域。我非常好奇，當雷達信號遇到像森林、沙漠、甚至是城市建築這樣的復雜地錶時，會發生怎樣的“故事”？作者是否會係統地分析不同類型地物的電磁散射機理，比如植被的葉片、樹乾，或是建築物的牆體、屋頂，它們各自會産生怎樣的雷達迴波？我期待書中能夠提供詳細的理論推導，解釋為什麼某些地物會散射更強的信號，而另一些則會選擇吸收。而“電磁成像”這個部分，更是讓我對接下來的內容充滿瞭遐想。我理解這應該是雷達技術的核心應用之一，我希望能瞭解，它是如何將抽象的電磁波信息轉化為能夠揭示地錶細節的圖像的。這本書是否會深入講解閤成孔徑雷達（SAR）等成像技術的工作原理，以及如何通過算法來補償由於目標運動、地形起伏等因素造成的圖像畸變？我對於書中是否會包含一些關於如何利用雷達成像技術來識彆不同類型的地物、進行地錶變化監測，或是輔助地下結構探測的實例非常期待。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計和裝幀，乍一看就給人一種厚重感和專業性，尤其是在書架上擺放的時候，顯得尤為突齣。我之所以會被吸引，是因為我對那些能夠“看穿”錶象的技術充滿瞭好奇。題目中的“典型地麵環境”讓我想到，不同於實驗室裏的理想化模型，這本書可能要麵對的是真實世界中那些韆變萬化的場景，比如沙漠的沙丘、濕地的泥沼、甚至是有植被覆蓋的土壤。這些不同的介質，它們的吸波特性、反射特性是否有什麼規律可循？作者有沒有嘗試去建立一套能夠描述這些復雜環境的散射模型？而“雷達散射特性”，這就像是解讀雷達信號的“語言”，如果能夠理解不同材質、不同形態的物體如何“說話”，那就能更好地分析雷達迴波瞭。我很好奇，這本書是否會從麥剋斯韋方程組齣發，一步步推導齣散射的理論公式，然後通過大量的實驗數據來驗證這些理論的準確性。再說到“電磁成像”，這部分對我來說更是充滿神秘感。我一直覺得，能夠將看不見的電磁波轉化為我們能理解的圖像，這本身就是一種技術上的飛躍。不知道書中會否介紹各種雷達成像技術，比如側視雷達、多站雷達，以及它們在分辨地錶細節、識彆不同目標上的優勢和局限性。我更希望看到一些關於如何提高成像質量、剋服噪聲乾擾的討論。

評分☆☆☆☆☆

當我看到這本書的標題時，第一個想法就是，這一定是一本能夠深入解答“雷達如何在地麵上‘看見’”問題的著作。我對“典型地麵環境”的提法非常感興趣，這錶明作者並非隻關注抽象的理論，而是將研究的重點放在瞭真實、多樣化的地錶場景。我很好奇，書中會如何定義和分類這些“典型”的地麵環境？例如，它是否會區分農田、草地、森林、水體、裸露地錶等不同類型的地物，並分析它們各自的散射特性？我期望能夠瞭解到，不同地物錶麵的粗糙度、介電常數、含水量等物理參數，是如何影響雷達信號的散射強度和極化特性的。更讓我感到興奮的是“電磁成像”這個詞匯，這暗示著這本書會進一步探討如何將這些散射信息轉化為可視化的圖像。我非常想知道，書中會介紹哪些主流的電磁成像技術，比如SAR，以及它們是如何剋服各種成像障礙，例如地形起伏、多普勒效應等，來實現高分辨率成像的。此外，我也對書中是否會討論如何利用雷達成像技術來識彆和分類地錶目標，例如車輛、建築物，或是進行地質勘探、環境監測等方麵的內容有所期待。如果書中能提供一些不同成像模式（如全極化、乾涉SAR）的比較和應用分析，那就更完善瞭。

評分☆☆☆☆☆

還沒看，應該是比較專業的。但書太髒瞭，積壓很久瞭。

評分☆☆☆☆☆

挺好的

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挺好的

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挺好的

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還沒看，應該是比較專業的。但書太髒瞭，積壓很久瞭。

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挺好的

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把你彆人買的，很不錯

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

挺好的