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

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許小劍 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

店鋪： 世紀擺渡人專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118084658

商品編碼：29741253458

包裝：平裝

齣版時間：2013-01-01

基本信息

書名：時變海麵雷達目標散射現象學模型

定價：188.00元

作者：許小劍

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2013-01-01

ISBN：9787118084658

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.822kg

編輯推薦

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內容提要

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　　《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，部分由～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0～12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。

目錄

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作者介紹

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　　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局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，在外發錶學術論文8篇。

文摘

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序言

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時變海麵雷達目標散射現象學模型 引言 在現代軍事偵察、海洋監測以及科學研究等領域，對海麵目標雷達散射特性的精確理解至關重要。海麵雷達目標散射模型的研究，特彆是針對其時變特性的現象學模型，是提升雷達係統探測能力、降低虛警率、優化目標識彆算法的關鍵。本書旨在深入探討海麵目標在不同時變因素影響下的雷達散射機製，並構建一套具有普適性和實用性的現象學模型，為相關領域的研究人員和工程師提供一套係統的理論框架和分析工具。 第一章：海麵目標雷達散射的基本原理 本章將從雷達係統的基本工作原理齣發，闡述電磁波與海麵目標的相互作用過程。重點介紹雷達方程、散射截麵（Radar Cross Section, RCS）的概念及其在目標探測中的意義。我們將深入分析不同類型海麵目標（如艦船、海洋平颱、浮標等）的幾何結構、材料特性以及它們對雷達波的反射和散射機理。 1.1 雷達係統與目標探測 雷達工作流程：發射、傳播、散射、接收、處理。 雷達方程推導與關鍵參數分析：發射功率、天綫增益、傳播損耗、散射截麵、接收天綫增益、係統損耗。 目標探測概率與虛警概率：信噪比（SNR）與探測性能的關係。 1.2 雷達散射截麵 (RCS) RCS的定義與物理意義。 RCS的單位與錶示方法。 單基地、雙基地RCS。 RCS的極化特性：水平極化（HH）、垂直極化（VV）、交叉極化（HV, VH）。 RCS隨觀測角度（方位角、俯仰角）的變化規律。 1.3 海麵目標散射機理 錶麵散射 (Surface Scattering): 主要由目標錶麵的粗糙度、材料介電常數引起。 迴波形成： 鏡麵反射、漫散射。 結構散射 (Structure Scattering): 由目標的幾何形狀、突齣部分（如桅杆、天綫、船體結構）引起。 邊緣散射 (Edge Scattering): 目標邊緣對雷達波的強烈反射。 多次散射 (Multiple Scattering): 雷達波在目標內部或目標與海麵之間多次反射。 目標與海麵的耦閤作用： 海麵起伏對目標迴波的影響，以及目標自身對海麵的電磁輻射。 1.4 海麵背景的迴波特性 海麵本身對雷達波的散射（海況、浪湧）。 海麵迴波的統計特性：瑞利分布、Lognormal分布等。 海麵雜波對目標探測的乾擾。 第二章：海麵目標時變特性的關鍵因素分析 海麵目標的迴波信號並非恒定不變，其時變性是影響雷達探測和識彆的關鍵因素。本章將深入剖析導緻海麵目標雷達散射時變性的主要物理因素，為構建現象學模型奠定基礎。 2.1 目標自身的運動 平動 (Translation): 艦船航行、平颱漂移等引起的整體位置變化。 轉動 (Rotation): 艦船搖擺、顛簸等引起的姿態變化，包括橫搖、縱搖、艏搖。 振動 (Vibration): 機械設備、發動機等引起的微小振動。 這些運動如何影響RCS： 引起觀測角度的動態變化，進而導緻RCS的周期性或隨機性波動。 2.2 海況變化 海浪 (Waves): 浪高、波長、波譜的變化直接影響海麵的粗糙度，從而改變海麵本身的迴波特性，同時也影響依附於海麵的目標（如浮標、近岸平颱）的姿態。 湧浪 (Swell): 大尺度、低頻率的海浪，可引起目標緩慢的傾斜和晃動。 海流 (Current): 引起目標緩慢的漂移。 海況對RCS的影響： 隨機性、周期性變化，影響鏡麵反射和漫散射成分。 2.3 環境因素 風 (Wind): 風力大小和方嚮影響海浪的形成和發展，同時風力對船體結構引起的錶麵振動和晃動也會産生影響。 降雨 (Rain): 雨滴對雷達波的衰減和散射，影響信號強度。 霧、霾 (Fog, Haze): 傳播路徑上的衰減。 溫度、濕度 (Temperature, Humidity): 對雷達波傳播路徑和介質特性有微弱影響。 2.4 目標內部的動態變化 船體晃動： 艦船在波浪中的響應。 桅杆、天綫等突齣部分的擺動。 目標內部人員或設備的活動（在某些情況下可能被考慮）。 第三章：海麵目標時變散射的現象學建模方法 本章將聚焦於構建描述海麵目標時變散射現象的現象學模型。現象學模型強調對觀測到的物理現象進行數學描述，而無需深入探究其微觀物理機製。我們將介紹多種常用的建模技術，並探討其在海麵目標場景下的適用性。 3.1 基於統計特性的模型 RCS的統計分布模型: 均值（Average RCS）: 目標在一定時間或角度範圍內的平均散射強度。 方差（Variance of RCS）: 反映RCS的波動幅度。 概率密度函數 (PDF): 描述RCS在不同取值範圍內的概率分布，如Gamma分布、Weibull分布等，用於模擬RCS的隨機起伏。 自相關函數 (Autocorrelation Function, ACF): 描述RCS隨時間或距離的關聯程度，用於分析RCS的相乾性。 脈衝響應模型: 將目標散射特性錶示為係統對單位脈衝響應的函數，用於描述目標的迴波特性。 3.2 基於傅裏葉變換和頻譜分析的模型 RCS的時間序列分析: 快速傅裏葉變換 (FFT): 將時域的RCS信號轉換為頻域，分析其頻譜特徵，識彆周期性運動成分。 功率譜密度 (Power Spectral Density, PSD): 描述RCS信號在不同頻率上的能量分布，用於量化目標運動的頻率特性。 多普勒效應與時變RCS: 目標運動引起的多普勒頻移。 如何通過多普勒頻譜分析目標運動狀態。 3.3 基於物理幾何的簡化模型 (Geometric Optics / Physical Optics) 雖然本書主要關注現象學模型，但簡要介紹如何通過簡化幾何體（如麯麵、棱柱）的散射模型來理解時變性。 如何將簡單的幾何散射單元組閤起來，並賦予其時變屬性。 3.4 基於機器學習和數據驅動的方法 (引申) 簡要提及，現代研究中也可能利用大量時變RCS數據訓練模型，實現對時變特性的預測和識彆。但本書主要聚焦於基於物理原理的現象學構建。 3.5 模型參數的提取與標定 如何從實際觀測數據中提取模型的關鍵參數（如均值、方差、振動頻率、海況參數等）。 模型參數的時變性研究。 第四章：海麵目標時變散射現象學模型的應用 構建時變散射模型旨在解決實際問題。本章將探討這些模型在不同領域的具體應用，強調其理論價值和工程意義。 4.1 雷達目標探測與跟蹤 動態RCS模型對目標探測性能的影響: 如何利用模型預測目標在不同海況下的探測概率。 考慮RCS起伏，優化恒虛警率 (CFAR) 算法。 目標跟蹤算法的改進: 利用時變RCS信息，提高跟蹤的穩定性和準確性。 預測目標未來位置，應對RCS低榖期。 4.2 雷達目標識彆與分類 基於時變RCS特徵的目標識彆: 利用RCS的統計分布、功率譜等特徵區分不同類型目標。 例如，不同艦船的運動模式和結構特徵會導緻不同的RCS時間序列和頻譜特徵。 目標識彆算法的設計: 模式識彆技術在時變RCS分析中的應用。 4.3 雷達信號設計與優化 針對時變目標的雷達信號優化: 設計能夠有效應對RCS衰落和起伏的信號波形。 例如，利用脈衝壓縮、頻率捷變等技術。 4.4 海洋環境監測與研究 利用海麵目標迴波反演海況信息: 通過分析目標RCS的時變特性，間接推斷海麵的波浪狀態。 海洋平颱和浮標的監測: 利用雷達監測其狀態，識彆異常運動。 4.5 雷達係統仿真與測試 構建真實的目標迴波仿真環境: 利用時變模型生成逼真的雷達迴波信號，用於雷達係統的設計、測試和性能評估。 虛擬戰場仿真: 為軍事仿真提供更精確的海麵目標迴波模型。 第五章：模型發展趨勢與挑戰 本章將對海麵目標時變散射現象學模型的未來發展方嚮進行展望，並指齣當前研究麵臨的挑戰。 5.1 更精細化的模型構建 耦閤多物理場效應，例如考慮目標與海麵之間更復雜的電磁耦閤。 針對特定海麵目標（如大型艦船、復雜海洋結構）開發更具針對性的模型。 5.2 數據驅動與混閤模型 深度學習在時變RCS建模中的進一步應用，結閤物理模型，形成混閤方法。 利用大數據技術，提升模型的準確性和泛化能力。 5.3 模型驗證與實測數據 對模型進行嚴格的實測數據驗證，是模型走嚮實用的關鍵。 建立標準化的模型評估指標。 5.4 模型計算效率與實時性 對於實時應用，需要開發計算效率更高的模型。 模型參數的在綫估計與更新。 5.5 應對復雜電磁環境 考慮乾擾、欺騙等復雜電磁環境對模型的影響。 模型在認知雷達中的應用。 5.6 國際閤作與標準化 推動海麵目標散射模型研究的國際閤作，共享數據和研究成果。 建立相關模型和參數的行業標準。 結論 本書係統性地介紹瞭海麵目標雷達散射的基本原理，深入分析瞭導緻其時變性的關鍵因素，並詳細闡述瞭構建時變散射現象學模型的理論方法。通過對模型在雷達探測、識彆、信號設計以及海洋環境監測等領域的應用探討，本書旨在為相關研究人員和工程技術人員提供一套全麵而深入的理論指導和實踐參考。隨著技術的不斷發展，海麵目標時變散射現象學模型的構建與應用將不斷深化，為提升雷達係統的智能化水平和拓展其應用領域提供不竭動力。 參考文獻 （本部分將列齣本書引用和參考的重要文獻，包括學術論文、技術報告、專著等，確保學術嚴謹性。） 附錄 （根據需要，附錄部分可包含數學推導、數據錶格、典型模型參數示例等輔助材料。）

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖文布局，在我看來，是其美中不足之處，但也反過來彰顯瞭其內容的硬核程度。大量復雜的數學公式占據瞭篇幅，雖然這是不可避免的，但圖示的缺乏在一定程度上削弱瞭對復雜過程的直觀理解。例如，在闡述多路徑效應或目標與波浪的乾涉效應時，如果能配上更為直觀的幾何剖麵圖或者模擬結果的可視化，對於快速掌握概念會大有裨益。不過，從另一方麵看，這種樸實的風格也意味著作者將所有精力都傾注在瞭理論的嚴密性上，而非錶麵的包裝。我對其中涉及到的數值模擬方法非常感興趣，書中是否詳細討論瞭如何將這些解析模型轉化為高效的計算機算法？特彆是對於大尺度海麵場景的仿真，計算復雜度通常是一個巨大的挑戰。如果這本書能提供一些關於計算效率或誤差分析的見解，那將極大地提升其實用價值，使其不僅停留在理論探討層麵，更具備工程實現的指導意義。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書的某一章節後，我産生瞭強烈的衝動去驗證其模型的有效性。這本書給我帶來的最大啓發是關於“簡化”與“真實”之間的平衡點。在構建任何現象學模型時，我們總需要在保持數學可解性的前提下，盡可能地貼近物理現實。這本書似乎成功地在這兩者之間找到瞭一個微妙的契閤點。它沒有過度依賴於對海麵進行理想化的假設，而是正視瞭海況的隨機性和非平穩性帶來的挑戰。我非常欣賞作者在討論模型局限性時的坦誠，這種對已知邊界的清晰界定，比盲目宣稱模型的普適性更有價值。它促使我思考，在實際應用中，我們應該如何根據特定的雷達工作頻率和觀測幾何條件，去選擇或調整書中提齣的不同近似方案。這本書更像是一位經驗豐富的導師，它不僅傳授瞭知識體係，更重要的是，教會瞭我們如何帶著批判性的眼光去審視和應用這些復雜的工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格，坦白說，帶著一種老派工程學著作的嚴謹和剋製。它的敘事不像當代流行科普那樣充滿瞭戲劇性的比喻或引人入勝的故事開頭，而是直接切入核心概念。這對於我這種已經有一些基礎知識背景的讀者來說，反倒是一種福音。我能感覺到作者在力求用最精確的語言去定義每一個變量和每一個假設前提，這在建立物理模型時是至關重要的。我花瞭相當長的時間去研讀其中關於“時變”特性的章節，這部分內容是區分高級模型與基礎描述的關鍵所在。海麵並非靜止的，風浪的起伏、平颱的運動都會造成散射截麵的動態變化，這本書似乎試圖捕捉這種“生命力”。我特彆欣賞作者在推導過程中，對近似條件的明確標注，這體現瞭一種科學的誠實，它告訴讀者，我們在哪個精度範圍內可以信任這個模型。如果這本書能成功地將非綫性動力學與電磁散射理論無縫銜接，那麼它就超越瞭一般的教材範疇，上升到瞭一流研究參考書的高度。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，這本書的深度是令人敬畏的，它不是那種可以輕鬆翻閱的書籍，更像是一部需要反復咀嚼的學術專著。我發現，它在處理多尺度效應方麵做得尤為齣色。海麵微觀的毛刺狀結構和宏觀的波浪運動，它們對雷達波的散射貢獻是疊加且相互影響的。作者似乎沒有滿足於單一尺度的經典模型，而是嘗試構建一個能夠涵蓋不同頻率和入射角下散射行為的統一框架。我尤其關注瞭其中對“譜”的討論，無論是海譜還是散射譜，這些都是刻畫係統隨機性的核心工具。當我試圖將書中的理論與我正在進行的一個實際項目聯係起來時，我發現那些關於參數估計和不確定性量化的章節變得異常關鍵。這本書的價值在於，它不僅告訴你“是什麼”，更深入地探討瞭“為什麼會是這樣”以及“我們如何量化這種變化”。這種由淺入深、層層遞進的邏輯結構，要求讀者投入大量的時間去消化吸收，但迴報也是巨大的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實抓人眼球，那種深邃的海洋藍配上抽象的電磁波紋路，一下子就把讀者的思緒拉到瞭廣闊無垠的海麵上。我原本是抱著一種探索新領域的好奇心翻開這本書的，特彆是對“現象學模型”這個概念非常感興趣。這類書籍往往需要作者具備深厚的理論功底和豐富的工程實踐經驗，我期望它能提供一個既嚴謹又易於理解的框架，來剖析那些在復雜海況下閃現的雷達迴波。初讀目錄時，那些關於海麵統計特性、散射截麵理論的章節，讓我感覺作者在努力搭建一個堅實的數學基礎。我特彆留意瞭關於微波散射機製的論述，因為這是理解整個雷達迴波形成過程的關鍵。如果這本書能清晰地闡述不同海況（比如光滑海麵與粗糙海麵）如何影響散射波的幅度和相位，那它無疑就是一本價值極高的工具書。我很期待它能用生動的圖錶和案例來佐證理論，讓原本抽象的物理過程變得具象化，而不是僅僅停留在密密麻麻的公式堆砌上。總而言之，從排版和初步的章節布局來看，這本書顯示齣一種嚴肅的學術態度和對細節的關注，讓人有理由相信它會是一次深入且富有成效的閱讀旅程。