粗糙表面被动毫米波成像仿真与实验研究
发布时间：2021-10-25 11:07
被动毫米波（Passive Millimeter-wave,PMMW）成像作为一种新的目标探测手段,应用于人体安检、军事探测、地形测绘建模、火灾消防等领域,具有重要研究价值和迫切的应用需求。通过对观测场景PMMW成像进行仿真,不仅有利于从物理原理层面深刻理解PMMW图像,而且对于实测数据解译和新体制成像系统设计具有指导意义。当前,已有研究工作通常将物体表面当作光滑表面进行单向射线追踪计算分析,然而很多物体表面在毫米波波段不再属于光滑表面,粗糙表面散射导致的多向辐射来源不能忽略。基于此,本文针对粗糙表面开展PMMW成像仿真与实验研究,主要工作包括:（1）阐述了光滑表面和粗糙表面亮温和发射率计算模型,分析了物体表面粗糙程度对发射率和自身亮温的影响规律。结果表明,不同粗糙程度的发射率和亮温具有明显差异,因此在建立亮温计算模型时有必要引入粗糙度。（2）建立了基于多向射线追踪的粗糙表面成像仿真计算模型。针对粗糙表面全空间散射方向的离散化问题,提出了基于散射方向图疏密特性的多向射线划分方法,该方法能够有效地针对粗糙表面不同散射分布情况进行合理的射线划分。针对多向射线追踪带来的计算量指数增长问题,采...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
装甲目标天线温度曲线对比图
图 1-1 装甲目标天线温度曲线对比图[14]南京邮电大学电子科学与工程学院和东南大学对典型跑道以及草地场景进行与仿真[15]如图 1-2 所示。研究发现，在实测图像中不同粗糙程度的草地亮温分有所差异的。然而，在用仿真系统进行该场景仿真实验中，如图 1-3 所示，由于虑粗糙程度差异导致的散射差异，简单的将草地统一按照光滑平面处理或者采模型近似将带来很大的误差，无法区分不同粗糙程度的草地，故而与实测图像大。因此，一个新的误差更小的仿真模型的提出显得尤为重要，散射带来的影响入考虑。
图 1-3 真实场景仿真图像南京邮电大学电子科学与工程学院和东南大学毫米追踪法（MultilayerBrightnessTemperatureTracing，M散射，将非镜面反射方向的辐射亮温加入到模型中散射，使得亮温追踪计算结果更加准确。新的仿真图在对右边的两块草地进行了多层亮温追踪以后，缩了出来，但是该模型仍然还有较大的提升空间。例如亮温计算模型中[16]，没有详细分析粗糙程度对发射验验证。又如，在计算散射的时候，采用基尔霍夫模很小的媒质表面。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多次反射的毫米波被动探测装甲目标辐射特性研究[J]. 冯建利,张效民. 西北工业大学学报. 2015(01)
[2]基于基尔霍夫驻留相位近似法的深粗糙度高斯型粗糙面光散射[J]. 田炜,任新成. 上海航天. 2011(02)
[3]计算粗糙海面与大型舰船复合散射的双向解析射线追踪法[J]. 徐丰,金亚秋. 自然科学进展. 2008(07)
[4]高斯粗糙面透射波散射系数的基尔霍夫驻留相位法[J]. 任新成,郭立新. 系统工程与电子技术. 2008(02)
[5]地物微波辐射亮温的图像模拟方法[J]. 张成,吴季. 电子与信息学报. 2007(11)
[6]装甲目标毫米波辐射温度的建模与计算[J]. 时翔,娄国伟,李兴国,张光锋,聂建英. 红外与毫米波学报. 2007(01)
[7]基于微扰法的高斯粗糙面电磁散射研究[J]. 任新成,郭立新,刘生春. 延安大学学报(自然科学版). 2006(01)
[8]复杂场景微波辐射图像的模拟[J]. 黄全亮,张祖荫,郭伟. 红外与激光工程. 2003(01)
博士论文
[1]典型地表的电磁散射特性及其工程统计模型研究[D]. 张元元.西安电子科技大学 2017
[2]月表微波辐射与散射计算及次表层结构探测[D]. 贺林峰.华中科技大学 2012
[3]毫米波辐射特性及成像研究[D]. 张光锋.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]随机粗糙表面毫米波热辐射极化特性研究[D]. 章心怡.华中科技大学 2018
[2]基于快速射线追踪的毫米波辐射图像模拟方法研究[D]. 戚博.华中科技大学 2017
[3]金属目标的毫米波辐射特性与成像特征分析[D]. 刘静.南京理工大学 2017
[4]海面溢油微波散射模型研究[D]. 赵冰.电子科技大学 2015
[5]地物散射特性和参数反演及后向散射统计建模[D]. 李星.西安电子科技大学 2014
[6]粗糙面微波段双向反射分布函数建模及相关参数反演[D]. 苟雪银.西安电子科技大学 2014
[7]地物散射特性研究及经验模型建立[D]. 赵鹏.西安电子科技大学 2013
本文编号：3457271
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
装甲目标天线温度曲线对比图
图 1-1 装甲目标天线温度曲线对比图[14]南京邮电大学电子科学与工程学院和东南大学对典型跑道以及草地场景进行与仿真[15]如图 1-2 所示。研究发现，在实测图像中不同粗糙程度的草地亮温分有所差异的。然而，在用仿真系统进行该场景仿真实验中，如图 1-3 所示，由于虑粗糙程度差异导致的散射差异，简单的将草地统一按照光滑平面处理或者采模型近似将带来很大的误差，无法区分不同粗糙程度的草地，故而与实测图像大。因此，一个新的误差更小的仿真模型的提出显得尤为重要，散射带来的影响入考虑。
图 1-3 真实场景仿真图像南京邮电大学电子科学与工程学院和东南大学毫米追踪法（MultilayerBrightnessTemperatureTracing，M散射，将非镜面反射方向的辐射亮温加入到模型中散射，使得亮温追踪计算结果更加准确。新的仿真图在对右边的两块草地进行了多层亮温追踪以后，缩了出来，但是该模型仍然还有较大的提升空间。例如亮温计算模型中[16]，没有详细分析粗糙程度对发射验验证。又如，在计算散射的时候，采用基尔霍夫模很小的媒质表面。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多次反射的毫米波被动探测装甲目标辐射特性研究[J]. 冯建利,张效民. 西北工业大学学报. 2015(01)
[2]基于基尔霍夫驻留相位近似法的深粗糙度高斯型粗糙面光散射[J]. 田炜,任新成. 上海航天. 2011(02)
[3]计算粗糙海面与大型舰船复合散射的双向解析射线追踪法[J]. 徐丰,金亚秋. 自然科学进展. 2008(07)
[4]高斯粗糙面透射波散射系数的基尔霍夫驻留相位法[J]. 任新成,郭立新. 系统工程与电子技术. 2008(02)
[5]地物微波辐射亮温的图像模拟方法[J]. 张成,吴季. 电子与信息学报. 2007(11)
[6]装甲目标毫米波辐射温度的建模与计算[J]. 时翔,娄国伟,李兴国,张光锋,聂建英. 红外与毫米波学报. 2007(01)
[7]基于微扰法的高斯粗糙面电磁散射研究[J]. 任新成,郭立新,刘生春. 延安大学学报(自然科学版). 2006(01)
[8]复杂场景微波辐射图像的模拟[J]. 黄全亮,张祖荫,郭伟. 红外与激光工程. 2003(01)
博士论文
[1]典型地表的电磁散射特性及其工程统计模型研究[D]. 张元元.西安电子科技大学 2017
[2]月表微波辐射与散射计算及次表层结构探测[D]. 贺林峰.华中科技大学 2012
[3]毫米波辐射特性及成像研究[D]. 张光锋.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]随机粗糙表面毫米波热辐射极化特性研究[D]. 章心怡.华中科技大学 2018
[2]基于快速射线追踪的毫米波辐射图像模拟方法研究[D]. 戚博.华中科技大学 2017
[3]金属目标的毫米波辐射特性与成像特征分析[D]. 刘静.南京理工大学 2017
[4]海面溢油微波散射模型研究[D]. 赵冰.电子科技大学 2015
[5]地物散射特性和参数反演及后向散射统计建模[D]. 李星.西安电子科技大学 2014
[6]粗糙面微波段双向反射分布函数建模及相关参数反演[D]. 苟雪银.西安电子科技大学 2014
[7]地物散射特性研究及经验模型建立[D]. 赵鹏.西安电子科技大学 2013
本文编号：3457271
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