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1、碩士學位論文分形表面電磁散射特性研究RESEARCHONCHARACTERISTICSOFELECTROMAGNETICSCATTERINGFROMFRACTALSURFACE劉偉健哈爾濱工業(yè)大學2015年6月國內(nèi)圖書分類號：TM937.2學校代碼：10213國際圖書分類號：621.3密級：公開工程碩士學位論文分形表面電磁散射特性研究碩士研究生：劉偉健導師：齊超教授申請學位：工程碩士學科：電氣工程所在單位：電氣工程及自動化學院答辯日期：2015年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:TM937.2U.D.C:621.3Diss
2、ertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONCHARACTERISTICSOFELECTROMAGNETICSCATTERINGFROMFRACTALSURFACECandidate：LiuWeiJianSupervisor：Prof.QiChaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomati
3、onDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文摘要為了深入研究電磁波、光波探測信號與不規(guī)則背景表面之間的相互作用機理及物理本質(zhì)，以便為雷達目標探測、不規(guī)則材料表面的探測與遙感提供必要的理論依據(jù)，利用分形理論對具有分形維度的粗糙表面進行建模。分形理論是一門以現(xiàn)實生活和自然界廣泛存在的復雜且非規(guī)則的幾何形態(tài)為研究對象的新興學科。具有自相似性、無標度性和自仿射性的分形幾何學出現(xiàn)，為準確描述海岸線的長度等此類問題提
4、供了有力的工具。研究粗糙表面散射特性時，由于一維和二維隨機粗糙表面的統(tǒng)計參數(shù)具有一致性，不隨粗糙表面的單向尺度變化而改變，即在一定的標度之間存在統(tǒng)計自相似性?？梢圆捎酶倪M的Weierstrass函數(shù)來更好地描述具有分形特性的表面。本文首先是針對已知的分形幾何理論及其特征，對自然界中的物體表面采用改進的Weierstrass函數(shù)進行仿真建模，并分析了不同特征參數(shù)對分形表面粗糙程度的影響。利用電磁波及電磁散射的基本理論，從電磁場中電磁波滿足的亥姆霍茲方程入手，由數(shù)理方程中的格林公式得到介質(zhì)表面分界面散射場的積分方程，并對該積分方程進行數(shù)值分析，得到了材料表
5、面介質(zhì)分界面上電磁場及其導數(shù)的嚴格積分結(jié)果。從而根據(jù)格林函數(shù)的數(shù)值積分，對一維分形函數(shù)隨機表面電磁散射的散射場進行數(shù)值計算。同時，推導出基于基爾霍夫近似理論的二維分形粗糙面散射場，在HH極化條件下，給出了二維分形面的平均散射系數(shù)和平均強度系數(shù)，通過理論分析和數(shù)值計算討論了粗糙面散射特性與面分維、入射波波長等其他參量之間的關(guān)系。其次，本文對一類分形表面散射波信號進行混沌特性分析，對分形表面散射波的時間序列數(shù)據(jù)進行相空間重構(gòu)，確定出時間延遲?和嵌入維數(shù)m，計算相空間的混沌不變量：關(guān)聯(lián)維數(shù)和最大Lyapunov指數(shù)，得出分形表面散射波具有混沌特性。最后采用透
6、反光譜測試系統(tǒng)測出四種不同樣片的絕對反射率，并通過實驗對常溫、高溫環(huán)境下的樣片表面的BRDF值進行測取，得到材料表面的散射特性，文章的最后討論了低溫環(huán)境對材料表面散射特性的影響。關(guān)鍵詞：分形表面；電磁散射；混沌分析；絕對反射率-I-哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文AbstractInordertofurtherstudytheinteractionmechanismandthephysicalnaturebetweendetectionsignalfromelectromagneticwavesandlightwavesandthebackgroundo
7、firregularsurface,whichprovidednecessarytheoreticalbasisforthedetectionofradartargetandtheremotesensingofirregularsurface.Fractaltheoryisusedtosimulateroughsurfacewithfractaldimension.Fractaltheoryisaemergingdisciplineservesforcomplexandirregulargeometrywidespreadexistinreallife
8、andthenature.Theappearanceoffractalgeometrywith
