时变海面雷达目标散射现象学模型 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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许小剑 著

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• 海面雷达
• 目标散射
• 散射现象学
• 时变海面
• 雷达目标
• 海洋遥感
• 电磁散射
• 海气相互作用
• 雷达信号处理
• 海洋环境

店铺： 世纪摆渡人专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118084658

商品编码：29741253458

包装：平装

出版时间：2013-01-01

基本信息

书名：时变海面雷达目标散射现象学模型

定价：188.00元

作者：许小剑

出版社：国防工业出版社

出版日期：2013-01-01

ISBN：9787118084658

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.822kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《时变海面雷达目标散射现象学模型》汇集了作者近年来在时变海面舰船目标宽带雷达散射特性建模领域基础理论与仿真应用的研究成果。
　　《时变海面雷达目标散射现象学模型》利用4大部分、12章的篇幅对时变海面舰船目标雷达散射现象及其建模与仿真做了较全面的论述。其中，部分由～3章组成，介绍时变海面电磁散射建模的基本理论和方法，分别对海谱模型、时变粗糙海而生成方法和粗糙海面的电磁散射计算技术进行了讨论。第2部分由第4～7章构成，主要研究时变海面的后向散射调制特性及其统计模型．讨论了时变海面的多普勒谱特性、后向散射信号调制机理、海杂波统计模型、以及空一时相关海杂波的统计建模与仿真技术。第8～9两章构成本书的第3部分，讨论时变海面舰船目标的雷达散射建模、仿真与散射机理分析，重点研究了海面舰船目标的水动力运动特性模型和多径散射模型。第4部分由0～12章构成，阐述时变海面与目标的高分辨率雷达成像特性建模、散射现象分析及其在目标探测识别中的应用，包括海面目标的一维高分辨率距离像、二维合成孔径雷达（SAR）和逆合成孔径雷达（ISAR）成像以及宽带单脉冲三维成像等。
　　《时变海面雷达目标散射现象学模型》可供海洋遥感、空间对地高分辨率观测、雷达现象学、目标与环境特性技术、雷达和武器系统仿真等技术领域的研究人员和工程技术人员参考，也可作为相关高校教师和研究生的教学与研究参考书。

目录

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作者介绍

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　　许小剑，1963年生，江西万安人。1983年获合肥工业大学工学学士学位。1986年获航天部二院工学硕士学位，1994年英国帝国理工高级访问学者，2002年获美布拉斯加大学博士学位。1986年起在航天二院207所从事科研和管理工作。先后任研究员、室主任、副所长和所长；1999年至2002年在美布拉斯加大学环境遥感实验室研修并获博士学位；2003年到北京航空航天大学电子信息工程学院任职。现为信号与信息处理学科责任教授。主要研究领域包括遥感特征建模、分析与处理、雷达成像与目标识别、智能化信息处理等。获国家科技进步二等奖1项、部级科技进步一等奖2项、二等奖4项，1995年获国务院特殊津贴，1998年被评为航天总公司有突出贡献专家。发表学术论文200余篇，其中SCI和EI检索论文约150篇，合作出版专著与教材4部。李晓飞，1983年生。河南南阳人。2005年7月获北京航空航天大学工学学士学位，2011年1月获北京航空航天大学工学博士学位，现就职于航天科工集团第二研究院。主要研究方向包括海面电磁散射特性计算、海杂波建模、雷达目标特征提取与识别等。发表SCl、EI检索论文多篇。刁桂杰，1982年生，河北沧州人。2005年和2008年分别获燕山大学电子信息工程专业工学学士学位和信号与信息处理专业工学硕士学位。现就读于北京航空航天大学，攻读信号与信息处理专业博士学位，主要研究方向为SAR回波信号建模、高分辨率雷达成像等。姜丹，1981年生，河北保定人。2004年获河北工业大学信息工程学院电子信息工程专业工学学士学位，2007年获天津大学电子信息工程学院信号与信息处理专业硕士学位，2011年1月获北京航空航天大学电子信息工程学院信号与信息处理专业博士学位。现为国家知识产权局局审查协作北京中心审查员。主要研究领域包括雷达信号处理、电磁散射建模等，在外发表学术论文8篇。

文摘

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序言

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时变海面雷达目标散射现象学模型 引言 在现代军事侦察、海洋监测以及科学研究等领域，对海面目标雷达散射特性的精确理解至关重要。海面雷达目标散射模型的研究，特别是针对其时变特性的现象学模型，是提升雷达系统探测能力、降低虚警率、优化目标识别算法的关键。本书旨在深入探讨海面目标在不同时变因素影响下的雷达散射机制，并构建一套具有普适性和实用性的现象学模型，为相关领域的研究人员和工程师提供一套系统的理论框架和分析工具。 第一章：海面目标雷达散射的基本原理 本章将从雷达系统的基本工作原理出发，阐述电磁波与海面目标的相互作用过程。重点介绍雷达方程、散射截面（Radar Cross Section, RCS）的概念及其在目标探测中的意义。我们将深入分析不同类型海面目标（如舰船、海洋平台、浮标等）的几何结构、材料特性以及它们对雷达波的反射和散射机理。 1.1 雷达系统与目标探测 雷达工作流程：发射、传播、散射、接收、处理。 雷达方程推导与关键参数分析：发射功率、天线增益、传播损耗、散射截面、接收天线增益、系统损耗。 目标探测概率与虚警概率：信噪比（SNR）与探测性能的关系。 1.2 雷达散射截面 (RCS) RCS的定义与物理意义。 RCS的单位与表示方法。 单基地、双基地RCS。 RCS的极化特性：水平极化（HH）、垂直极化（VV）、交叉极化（HV, VH）。 RCS随观测角度（方位角、俯仰角）的变化规律。 1.3 海面目标散射机理 表面散射 (Surface Scattering): 主要由目标表面的粗糙度、材料介电常数引起。 回波形成： 镜面反射、漫散射。 结构散射 (Structure Scattering): 由目标的几何形状、突出部分（如桅杆、天线、船体结构）引起。 边缘散射 (Edge Scattering): 目标边缘对雷达波的强烈反射。 多次散射 (Multiple Scattering): 雷达波在目标内部或目标与海面之间多次反射。 目标与海面的耦合作用： 海面起伏对目标回波的影响，以及目标自身对海面的电磁辐射。 1.4 海面背景的回波特性 海面本身对雷达波的散射（海况、浪涌）。 海面回波的统计特性：瑞利分布、Lognormal分布等。 海面杂波对目标探测的干扰。 第二章：海面目标时变特性的关键因素分析 海面目标的回波信号并非恒定不变，其时变性是影响雷达探测和识别的关键因素。本章将深入剖析导致海面目标雷达散射时变性的主要物理因素，为构建现象学模型奠定基础。 2.1 目标自身的运动 平动 (Translation): 舰船航行、平台漂移等引起的整体位置变化。 转动 (Rotation): 舰船摇摆、颠簸等引起的姿态变化，包括横摇、纵摇、艏摇。 振动 (Vibration): 机械设备、发动机等引起的微小振动。 这些运动如何影响RCS： 引起观测角度的动态变化，进而导致RCS的周期性或随机性波动。 2.2 海况变化 海浪 (Waves): 浪高、波长、波谱的变化直接影响海面的粗糙度，从而改变海面本身的回波特性，同时也影响依附于海面的目标（如浮标、近岸平台）的姿态。 涌浪 (Swell): 大尺度、低频率的海浪，可引起目标缓慢的倾斜和晃动。 海流 (Current): 引起目标缓慢的漂移。 海况对RCS的影响： 随机性、周期性变化，影响镜面反射和漫散射成分。 2.3 环境因素 风 (Wind): 风力大小和方向影响海浪的形成和发展，同时风力对船体结构引起的表面振动和晃动也会产生影响。 降雨 (Rain): 雨滴对雷达波的衰减和散射，影响信号强度。 雾、霾 (Fog, Haze): 传播路径上的衰减。 温度、湿度 (Temperature, Humidity): 对雷达波传播路径和介质特性有微弱影响。 2.4 目标内部的动态变化 船体晃动： 舰船在波浪中的响应。 桅杆、天线等突出部分的摆动。 目标内部人员或设备的活动（在某些情况下可能被考虑）。 第三章：海面目标时变散射的现象学建模方法 本章将聚焦于构建描述海面目标时变散射现象的现象学模型。现象学模型强调对观测到的物理现象进行数学描述，而无需深入探究其微观物理机制。我们将介绍多种常用的建模技术，并探讨其在海面目标场景下的适用性。 3.1 基于统计特性的模型 RCS的统计分布模型: 均值（Average RCS）: 目标在一定时间或角度范围内的平均散射强度。 方差（Variance of RCS）: 反映RCS的波动幅度。 概率密度函数 (PDF): 描述RCS在不同取值范围内的概率分布，如Gamma分布、Weibull分布等，用于模拟RCS的随机起伏。 自相关函数 (Autocorrelation Function, ACF): 描述RCS随时间或距离的关联程度，用于分析RCS的相干性。 脉冲响应模型: 将目标散射特性表示为系统对单位脉冲响应的函数，用于描述目标的回波特性。 3.2 基于傅里叶变换和频谱分析的模型 RCS的时间序列分析: 快速傅里叶变换 (FFT): 将时域的RCS信号转换为频域，分析其频谱特征，识别周期性运动成分。 功率谱密度 (Power Spectral Density, PSD): 描述RCS信号在不同频率上的能量分布，用于量化目标运动的频率特性。 多普勒效应与时变RCS: 目标运动引起的多普勒频移。 如何通过多普勒频谱分析目标运动状态。 3.3 基于物理几何的简化模型 (Geometric Optics / Physical Optics) 虽然本书主要关注现象学模型，但简要介绍如何通过简化几何体（如曲面、棱柱）的散射模型来理解时变性。 如何将简单的几何散射单元组合起来，并赋予其时变属性。 3.4 基于机器学习和数据驱动的方法 (引申) 简要提及，现代研究中也可能利用大量时变RCS数据训练模型，实现对时变特性的预测和识别。但本书主要聚焦于基于物理原理的现象学构建。 3.5 模型参数的提取与标定 如何从实际观测数据中提取模型的关键参数（如均值、方差、振动频率、海况参数等）。 模型参数的时变性研究。 第四章：海面目标时变散射现象学模型的应用 构建时变散射模型旨在解决实际问题。本章将探讨这些模型在不同领域的具体应用，强调其理论价值和工程意义。 4.1 雷达目标探测与跟踪 动态RCS模型对目标探测性能的影响: 如何利用模型预测目标在不同海况下的探测概率。 考虑RCS起伏，优化恒虚警率 (CFAR) 算法。 目标跟踪算法的改进: 利用时变RCS信息，提高跟踪的稳定性和准确性。 预测目标未来位置，应对RCS低谷期。 4.2 雷达目标识别与分类 基于时变RCS特征的目标识别: 利用RCS的统计分布、功率谱等特征区分不同类型目标。 例如，不同舰船的运动模式和结构特征会导致不同的RCS时间序列和频谱特征。 目标识别算法的设计: 模式识别技术在时变RCS分析中的应用。 4.3 雷达信号设计与优化 针对时变目标的雷达信号优化: 设计能够有效应对RCS衰落和起伏的信号波形。 例如，利用脉冲压缩、频率捷变等技术。 4.4 海洋环境监测与研究 利用海面目标回波反演海况信息: 通过分析目标RCS的时变特性，间接推断海面的波浪状态。 海洋平台和浮标的监测: 利用雷达监测其状态，识别异常运动。 4.5 雷达系统仿真与测试 构建真实的目标回波仿真环境: 利用时变模型生成逼真的雷达回波信号，用于雷达系统的设计、测试和性能评估。 虚拟战场仿真: 为军事仿真提供更精确的海面目标回波模型。 第五章：模型发展趋势与挑战 本章将对海面目标时变散射现象学模型的未来发展方向进行展望，并指出当前研究面临的挑战。 5.1 更精细化的模型构建 耦合多物理场效应，例如考虑目标与海面之间更复杂的电磁耦合。 针对特定海面目标（如大型舰船、复杂海洋结构）开发更具针对性的模型。 5.2 数据驱动与混合模型 深度学习在时变RCS建模中的进一步应用，结合物理模型，形成混合方法。 利用大数据技术，提升模型的准确性和泛化能力。 5.3 模型验证与实测数据 对模型进行严格的实测数据验证，是模型走向实用的关键。 建立标准化的模型评估指标。 5.4 模型计算效率与实时性 对于实时应用，需要开发计算效率更高的模型。 模型参数的在线估计与更新。 5.5 应对复杂电磁环境 考虑干扰、欺骗等复杂电磁环境对模型的影响。 模型在认知雷达中的应用。 5.6 国际合作与标准化 推动海面目标散射模型研究的国际合作，共享数据和研究成果。 建立相关模型和参数的行业标准。 结论 本书系统性地介绍了海面目标雷达散射的基本原理，深入分析了导致其时变性的关键因素，并详细阐述了构建时变散射现象学模型的理论方法。通过对模型在雷达探测、识别、信号设计以及海洋环境监测等领域的应用探讨，本书旨在为相关研究人员和工程技术人员提供一套全面而深入的理论指导和实践参考。随着技术的不断发展，海面目标时变散射现象学模型的构建与应用将不断深化，为提升雷达系统的智能化水平和拓展其应用领域提供不竭动力。 参考文献 （本部分将列出本书引用和参考的重要文献，包括学术论文、技术报告、专著等，确保学术严谨性。） 附录 （根据需要，附录部分可包含数学推导、数据表格、典型模型参数示例等辅助材料。）

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文布局，在我看来，是其美中不足之处，但也反过来彰显了其内容的硬核程度。大量复杂的数学公式占据了篇幅，虽然这是不可避免的，但图示的缺乏在一定程度上削弱了对复杂过程的直观理解。例如，在阐述多路径效应或目标与波浪的干涉效应时，如果能配上更为直观的几何剖面图或者模拟结果的可视化，对于快速掌握概念会大有裨益。不过，从另一方面看，这种朴实的风格也意味着作者将所有精力都倾注在了理论的严密性上，而非表面的包装。我对其中涉及到的数值模拟方法非常感兴趣，书中是否详细讨论了如何将这些解析模型转化为高效的计算机算法？特别是对于大尺度海面场景的仿真，计算复杂度通常是一个巨大的挑战。如果这本书能提供一些关于计算效率或误差分析的见解，那将极大地提升其实用价值，使其不仅停留在理论探讨层面，更具备工程实现的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书的深度是令人敬畏的，它不是那种可以轻松翻阅的书籍，更像是一部需要反复咀嚼的学术专著。我发现，它在处理多尺度效应方面做得尤为出色。海面微观的毛刺状结构和宏观的波浪运动，它们对雷达波的散射贡献是叠加且相互影响的。作者似乎没有满足于单一尺度的经典模型，而是尝试构建一个能够涵盖不同频率和入射角下散射行为的统一框架。我尤其关注了其中对“谱”的讨论，无论是海谱还是散射谱，这些都是刻画系统随机性的核心工具。当我试图将书中的理论与我正在进行的一个实际项目联系起来时，我发现那些关于参数估计和不确定性量化的章节变得异常关键。这本书的价值在于，它不仅告诉你“是什么”，更深入地探讨了“为什么会是这样”以及“我们如何量化这种变化”。这种由浅入深、层层递进的逻辑结构，要求读者投入大量的时间去消化吸收，但回报也是巨大的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格，坦白说，带着一种老派工程学著作的严谨和克制。它的叙事不像当代流行科普那样充满了戏剧性的比喻或引人入胜的故事开头，而是直接切入核心概念。这对于我这种已经有一些基础知识背景的读者来说，反倒是一种福音。我能感觉到作者在力求用最精确的语言去定义每一个变量和每一个假设前提，这在建立物理模型时是至关重要的。我花了相当长的时间去研读其中关于“时变”特性的章节，这部分内容是区分高级模型与基础描述的关键所在。海面并非静止的，风浪的起伏、平台的运动都会造成散射截面的动态变化，这本书似乎试图捕捉这种“生命力”。我特别欣赏作者在推导过程中，对近似条件的明确标注，这体现了一种科学的诚实，它告诉读者，我们在哪个精度范围内可以信任这个模型。如果这本书能成功地将非线性动力学与电磁散射理论无缝衔接，那么它就超越了一般的教材范畴，上升到了一流研究参考书的高度。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书的某一章节后，我产生了强烈的冲动去验证其模型的有效性。这本书给我带来的最大启发是关于“简化”与“真实”之间的平衡点。在构建任何现象学模型时，我们总需要在保持数学可解性的前提下，尽可能地贴近物理现实。这本书似乎成功地在这两者之间找到了一个微妙的契合点。它没有过度依赖于对海面进行理想化的假设，而是正视了海况的随机性和非平稳性带来的挑战。我非常欣赏作者在讨论模型局限性时的坦诚，这种对已知边界的清晰界定，比盲目宣称模型的普适性更有价值。它促使我思考，在实际应用中，我们应该如何根据特定的雷达工作频率和观测几何条件，去选择或调整书中提出的不同近似方案。这本书更像是一位经验丰富的导师，它不仅传授了知识体系，更重要的是，教会了我们如何带着批判性的眼光去审视和应用这些复杂的工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实抓人眼球，那种深邃的海洋蓝配上抽象的电磁波纹路，一下子就把读者的思绪拉到了广阔无垠的海面上。我原本是抱着一种探索新领域的好奇心翻开这本书的，特别是对“现象学模型”这个概念非常感兴趣。这类书籍往往需要作者具备深厚的理论功底和丰富的工程实践经验，我期望它能提供一个既严谨又易于理解的框架，来剖析那些在复杂海况下闪现的雷达回波。初读目录时，那些关于海面统计特性、散射截面理论的章节，让我感觉作者在努力搭建一个坚实的数学基础。我特别留意了关于微波散射机制的论述，因为这是理解整个雷达回波形成过程的关键。如果这本书能清晰地阐述不同海况（比如光滑海面与粗糙海面）如何影响散射波的幅度和相位，那它无疑就是一本价值极高的工具书。我很期待它能用生动的图表和案例来佐证理论，让原本抽象的物理过程变得具象化，而不是仅仅停留在密密麻麻的公式堆砌上。总而言之，从排版和初步的章节布局来看，这本书显示出一种严肃的学术态度和对细节的关注，让人有理由相信它会是一次深入且富有成效的阅读旅程。