面向SAR-GMTI目標檢測的叢林區(qū)域散射特性建模分析.pdf

1、本文是基于 FDTD(時域有限差分算法)算法在 SAR/GMTI模式下對叢林區(qū)域進行建模仿真，研究其散射場并進行特性分析，通過分析RCS隨視角變化研究叢林區(qū)域散射對目標識別與跟蹤的影響。
　　在SAR/GMTI模式下，進行叢林區(qū)域內(nèi)目標探測時，應選用較低頻段，本文主要對雷達工作在P波段時叢林區(qū)域散射場進行研究；因為此時雷達波具有較好的穿透作用。在此波段下，叢林葉簇相對樹干而言是透明的，因此在建立叢林散射模型時可以將叢林區(qū)域看做是由

2、樹干組成的。本文分析叢林區(qū)域物理模型后，建立對應數(shù)學模型構(gòu)建并進行深入研究，在分析MOM與FDTD在散射場仿真時優(yōu)缺點后，采用FDTD進行散射場仿真計算。
　　本文通過分析單獨樹干物理模型從而推出兩棵樹干組成的散射場模型，文中稱其為非獨立模型；就建立非獨立散射模型主要步驟可以分為三步。第一步分析非獨立模型結(jié)構(gòu)；包含樹干，土壤，自由空間介質(zhì)。建立非獨立樹干物理模型。第二步建立數(shù)學仿真模型；首先要分析數(shù)值穩(wěn)定性；在進行時間間隔，空間間

3、隔，離散網(wǎng)格確定等數(shù)值設(shè)定時，由于入射波頻率，散射目標精確度，以及FDTD本身條件限制，如果不進行精確分析計算，會對后續(xù)時間步，內(nèi)存估計等造成很大影響，導致仿真誤差太大或者程序崩潰。其次完成吸收邊界設(shè)置；根據(jù)本文模型構(gòu)建，為更好進行土壤凋落波的吸收采用GPML邊界條件，并分析其與PML，Mur吸收邊界條件的不同。最后要進行激勵源設(shè)置；首先選用基于SAR/GMTI模式下典型線性調(diào)頻波(LFM)，分析LFM與正弦波時頻特性；然后由連接邊界處

4、引入到總場區(qū)，在場區(qū)中按照時間步推進各網(wǎng)格點得到激勵源值，由此完成非獨立模型數(shù)學模型建立。最后一步是在軟件平臺上按照數(shù)學模型計算步驟完成非獨立散射模型仿真。
　　通過分析非獨立模型近場幅值和相位圖，并與單獨樹干近場仿真圖進行對比研究，得出非獨立模型散射場回波中除卻樹干各自回波信息，還夾雜有樹干相互作用形成的回波信息，稱其為二次散射回波信息。
　　由此可以延伸之較大面積內(nèi)叢林區(qū)域的仿真，通過構(gòu)建叢林區(qū)域模型研究其近場散射信息，

5、可以看出叢林區(qū)域樹干之間相互作用更為復雜，為更好的研究叢林區(qū)域散射特性，進行了近場外推從而得到遠場散射信息，到此完成叢林區(qū)域散射場的計算。根據(jù)獲得的遠場數(shù)據(jù)計算可得散射場RCS，并分析其隨視角的變化，更為完整的得到叢林區(qū)域散射回波特性。在文章最后完成隱蔽于叢林中目標(坦克)散射場仿真，通過分析分析幅值，相位和RCS變化，驗證叢林區(qū)域散射對于目標探測有遮擋作用，實際探測時，若忽略叢林散射回波，則在目標成像時會由于樹干作用形成的虛假目標影響