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第1章 海谱模型1

1.1概述1

1.2风浪与海谱2

1.2.1基本定义2

1.2.2几何关系4

1.2.3海浪与风速4

1.3常见的海谱模型6

1.3.1 PM海谱模型6

1.3.2 JONSWAP海谱模型8

1.3.3 Fung海谱模型9

1.3.4 DV海谱模型10

1.3.5 Apel海谱模型11

1.3.6 NRL海谱模型12

1.4海谱之间的特性比较13

1.4.1主波浪方向波数谱特性13

1.4.2方向扩展特性18

1.4.3自相关特性19

1.5关于方向分布函数的进一步讨论20

1.5.1 Mitsuyasu和Hasselmann模型20

1.5.2 Donelan-Banner模型21

1.5.3 Ewans模型21

1.5.4 Hwang模型22

1.6小结24

参考文献25

第2章 时变粗糙海面生成方法27

2.1概述27

2.2线性时变海面生成方法28

2.2.1双线性叠加法29

2.2.2标准海谱方法30

2.3非线性时变粗糙海面生成方法31

2.3.1一维非线性海面生成31

2.3.2二维非线性海面生成31

2.4不同海谱模型所生成海面的特性对比33

2.4.1风速的影响33

2.4.2风向的影响36

2.5线性与非线性海面特性差异分析37

2.5.1一维线性与非线性时变海面特性比较37

2.5.2二维线性与非线性时变海面特性比较39

2.6小结41

参考文献42

第3章 粗糙海面的电磁散射计算44

3.1概述44

3.2归一化雷达散射截面45

3.3典型粗糙面电磁散射计算方法46

3.3.1双尺度复合散射模型46

3.3.2小斜率近似方法48

3.3.3快速迭代法53

3.4不同海谱模型时的海面后向散射系数对比57

3.4.1后向散射系数与入射角的关系57

3.4.2后向散射系数与入射方位角的关系60

3.4.3后向散射系数与风速的关系61

3.4.4后向散射系数与入射频率的关系62

3.5电磁计算模型和海面特性对散射计算结果的影响63

3.5.1电磁散射计算方法对NRCS的影响63

3.5.2介质海面与非介质海面的NRCS对比分析64

3.5.3海面非线性作用对NRCS的影响65

3.6小结66

参考文献67

第4章 时变海面后向散射多普勒谱特性69

4.1概述69

4.2时变海面后向散射多普勒谱的基本特性70

4.2.1时变海面后向散射多普勒谱70

4.2.2影响海面后向散射多普勒谱的主要因素71

4.3海面散射多普勒谱计算方法73

4.4一维海面后向散射信号多普勒谱特性研究74

4.4.1线性与非线性海面多普勒谱特性对比分析74

4.4.2不同散射计算方法在多普勒谱仿真中的有效性分析78

4.5二维海面后向散射信号多普勒谱特性研究80

4.5.1基于SSA2的二维线性海面多普勒谱研究80

4.5.2二维海面非线性作用对多普勒谱的影响与分析83

4.6一维同二维非线性海面多普勒谱差异分析88

4.7小结89

参考文献90

第5章 时变海面后向散射信号调制机理92

5.1概述92

5.2复合高斯模型93

5.2.1基于双尺度的复合高斯调制理论93

5.2.2基于CG调制机理的海杂波幅度统计模型——复合K分布94

5.3基于复合高斯调制机理的相位理论分布模型96

5.3.1相位差理论模型96

5.3.2相位差分布随时间间隔的变化特性98

5.4基于复合高斯调制机理的幅度理论分布模型99

5.4.1幅度比理论模型99

5.4.2幅度比理论分布随时间间隔的变化特性100

5.5时变海面后向散射信号相位和幅度统计分布特性101

5.5.1一维海面后向散射信号相位差和幅度比统计102

5.5.2二维海面后向散射信号相位差和幅度比统计110

5.6小结114

参考文献115

第6章 海杂波统计模型117

6.1概述117

6.2海面后向散射系数的半经验模型118

6.2.1 SIT模型119

6.2.2修正的GIT模型119

6.2.3 TSC模型120

6.2.4 HYB模型122

6.3海杂波统计分布模型124

6.3.1瑞利分布模型124

6.3.2韦布尔分布模型125

6.3.3对数-正态分布模型126

6.3.4复合K分布模型127

6.4基于半经验模型的复合K分布海杂波统计建模与仿真128

6.4.1形状参数128

6.4.2尺度参数132

6.4.3 K分布参数估计小结132

6.5基于统计分布的通用三参数模型133

6.5.1通用三参数模型133

6.5.2模型参数拟合优化方法134

6.5.3仿真结果与分析136

6.6小结138

参考文献139

第7章 空-时相关海杂波统计建模与仿真技术141

7.1概述141

7.2海杂波时间相关特性模型及其仿真技术142

7.2.1 ZMNL方法143

7.2.2 SIRP方法144

7.2.3 AR模型方法146

7.2.4仿真示例与结果分析148

7.3海杂波空间相关特性模型及其仿真技术150

7.3.1海杂波的空间相关特性模型151

7.3.2空域相关K分布随机序列生成方法152

7.4空-时相关的海杂波仿真技术154

7.4.1空-时相关海杂波仿真的总体流程154

7.4.2外因乘积模型方法155

7.4.3仿真示例1：雷达相干处理时间间隔小于调制分量去相关时间的情况158

7.4.4仿真示例2：雷达相干处理时间间隔远大于调制分量去相关时间的情况161

7.5小结169

参考文献169

第8章 时变海面舰船目标运动特性模型171

8.1概述171

8.2舰船目标运动建模基本理论173

8.2.1舰船6自由度运动坐标系173

8.2.2水动力系数计算174

8.3扰动力和扰动力矩的176

生成176

8.3.1海浪谱176

8.3.2遭遇频率与遭遇海浪谱178

8.3.3时变扰动力及力矩估计179

8.4离散状态空间方程的建立180

8.4.1纵向运动离散状态空间方程的建立180

8.4.2横向运动离散状态空间方程的建立183

8.5模型的验证、推广与结果分析187

8.5.1驱逐舰目标的运动特性仿真187

8.5.2推广至大型舰船的运动特性仿真190

8.6小结192

参考文献192

第9章 时变海面运动目标多径散射模型194

9.1概述194

9.2海面舰船目标多径散射模型195

9.3时变海面复反射系数模型198

9.3.1复反射系数计算198

9.3.2复反射系数的特性分析200

9.4目标本体坐标系下电磁散射场的计算203

9.4.1目标姿态及运动轨迹的坐标转换问题203

9.4.2目标本体坐标系下的散射场计算206

9.4.3电磁散射计算的高频渐近技术207

9.5模型的验证212

9.5.1海面运动舰船目标电磁散射计算与仿真流程212

9.5.2多径效应的模型验证212

9.5.3时变海面对目标散射调制现象的模型验证215

9.6时变海面活动目标散射特性仿真与散射现象分析218

9.6.1观测擦地角的影响219

9.6.2海面水动力调制对目标散射的影响222

9.7小结224

参考文献224

第10章 基于目标复HRRP的统计建模与探测识别方法227

10.1概述227

10.2目标HRRP建模的α-stable分布模型及其参数估计方法228

10.2.1 α-stable分布随机数的产生230

10.2.2 α-stable分布的参数估计231

10.3目标HRRP幅度分布建模的混合模型方法234

10.3.1选择混合模型的动机234

10.3.2混合模型及其参数估计236

10.3.3模型选择238

10.4目标HRRP的相位统计特性分析240

10.4.1相位闪烁与角闪烁线偏差的关系240

10.4.2角闪烁与目标横向散射结构特征241

10.4.3角闪烁统计模型244

10.4.4基于相位闪烁模型的距离像增强245

10.5基于复HRRP的海面舰船247

目标探测机理与方法247

10.5.1舰船目标与海背景的可分性：α-stable分析247

10.5.2 HRRP幅度统计特性及分析250

10.5.3相位闪烁统计特性及分析255

10.5.4基于HRRP相位特性的舰船目标探测方法259

10.5.5基于HRRP幅度特性的舰船目标探测方法260

10.5.6基于HRRP幅度和相位特性的联合目标探测262

10.6基于HRRP的GMM统计建模与目标识别264

10.6.1高斯混合模型264

10.6.2 GMM的EM算法参数估计265

10.6.3改进的EM算法266

10.6.4识别仿真267

10.7小结271

参考文献272

第11章 海面运动舰船目标的SAR成像模型275

11.1概述275

11.2海面目标SAR成像信号生成模型的总体思路276

11.2.1基本几何关系276

11.2.2海面目标SAR回波信号生成总体流程277

11.2.3海面背景SAR回波信号生成279

11.2.4运动舰船目标SAR回波信号生成280

11.3理想航迹下场景目标SAR281

回波快速模拟算法281

11.3.1正侧视SAR回波信号模拟281

11.3.2斜视SAR回波信号模拟284

11.3.3算法仿真验证290

11.4非理想航迹下场景目标293

SAR回波快速模拟算法293

11.4.1非理想航迹下条带式斜视SAR回波信号模拟294

11.4.2非理想航迹下聚束式斜视SAR回波信号模拟298

11.4.3算法仿真验证300

11.5时变粗糙海面SAR回波信号生成302

11.5.1海面场景SAR几何关系302

11.5.2时域模拟算法303

11.5.3频域模拟算法304

11.5.4算法的仿真验证306

11.6海面运动舰船目标SAR回波信号生成307

11.6.1 SAR与舰船目标几何关系307

11.6.2舰船目标SAR信号模型308

11.6.3舰船目标散射场计算310

11.6.4舰船目标SAR回波信号的生成311

11.7海面舰船目标的SAR与ISAR成像技术311

11.7.1 SAR成像算法312

11.7.2 ISAR成像算法316

11.7.3海面舰船目标SAR/ISAR联合成像处理322

11.8海面运动舰船目标的成像机理与仿真分析326

11.8.1不同海情下运动目标对SAR图像的影响326

11.8.2多径散射对舰船SAR像的影响仿真分析330

11.8.3海面运动目标SAR/ISAR联合成像仿真分析335

11.9小结341

参考文献342

第12章 海面目标宽带单脉冲三维成像模型345

12.1概述345

12.2单脉冲雷达测角的基本原理347

12.2.1振幅和、差式单脉冲雷达347

12.2.2相位和、差式单脉冲雷达348

12.2.3宽带单脉冲雷达测角与成像能力分析349

12.3单脉冲雷达和、差通道信号分析353

12.3.1天线坐标系和目标坐标系的定义354

12.3.2振幅和、差式单脉冲体制测角误差分析354

12.3.3相位和、差式单脉冲体制测角误差分析356

12.4海面目标的单脉冲雷达回波信号模型358

12.4.1机载单脉冲雷达成像几何关系358

12.4.2海面目标单脉冲雷达接收信号模型360

12.5宽带单脉冲三维成像技术361

12.5.1基于单帧一维距离像的单脉冲三维成像361

12.5.2基于二维ISAR像的单脉冲三维成像362

12.5.3基于多帧一维距离像的单脉冲三维成像技术362

12.5.4角闪烁点的剔除363

12.5.5宽带单脉冲三维成像算法比较365

12.6多径散射对海面目标三维成像的影响研究370

12.6.1多径散射对三维成像影响的理论分析370

12.6.2仿真结果分析375

12.7小结388

参考文献389