随机粗糙面埋地目标电磁散射特性及目标参数反演研究
粗糙面与目标复合散射问题及其逆问题一直都是计算电磁学领域的研究热点。本文根据实际问题，通过蒙特卡洛方法（Monte Carlo)建立目标与粗糙面数值模型，并使用矩量法(MoM,Method of Moment)求解电磁积分方程，从而得到目标与粗糙面复合散射的特性数据。在此基础上通过支持向量机(SVM,Support vector machines)以双站散射截面作为输入、埋地目标几何参数作为输出建立逆散射网络，实现了埋地目标几何参数的重构。涉及的研究内容包括一维介质随机粗糙面散射问题，一维随机介质粗糙面与二维金属埋地目标的复合散射问题。此外在求解散射问题的基础上，分析了相关参数对散射结果的影响。通过支持向量机方法反演了埋地目标参数的同时，分析了不同条件下反演结果的优劣及误差产生的原因。 论文的主要内容如下： 1、给出了矩量法（Method of Moment, MOM)的基本原理，其中包括随机粗糙面的生成、入射锥形波的实现以及锥形波相关参数的选择，散射积分方程的建立和求解以及双站雷达散射截面（RCS，radio scattering cross section)的计算,详细说明了利用MOM求解电磁散射问题的步骤和方法。叙述了机器学习方法的发展过程，着重介绍了支持向量机的基本原理以及支持向量机在处理电磁逆散射问题上相对于其他方法的优势。 2、利用矩量法求解了一维粗糙面与埋地目标复合散射的问题，分析了不同均方根高度、相关长度对粗糙面散射结果的影响，讨论了不同埋地目标几何参数对复合散射结果的影响。数值仿真给出了一维导体粗糙面、一维介质粗糙面以及一维导体粗糙面与埋地目标复合散射数值结果。并根据实际物理机理对数值结果进行了分析说明。 3、研究了一维介质随机粗糙面与二维埋地金属目标复合散射的逆问题。在获得复合散射数据的基础上，在逆散射问题的求解阶段，以双站散射截面为输入，目标的几何参数为输出，通过空间多观测点采样建立逆散射网络，重构了埋地目标的几何参数。数值结果证明了支持向量机方法的有效性。
粗糙面;埋地目标;支持向量机;电磁散射特性;数值模型;几何参数
三峡大学
硕士
无线电物理
张清河
2015
中文
O441
54
2015-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）