1、粗糙海面及其與目標(biāo)的復(fù)合電磁散射在海洋通信、雷達(dá)預(yù)警和目標(biāo)探測等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文針對微波頻段下海面與目標(biāo)復(fù)合電磁散射的計(jì)算展開了系統(tǒng)研究，對電大復(fù)雜目標(biāo)、粗糙海面以及海面與目標(biāo)復(fù)合電磁散射相關(guān)計(jì)算方法進(jìn)行了分析和改進(jìn)。
　　本論文的具體工作和研究成果包括以下內(nèi)容：
　　1）在對矩量法（MoM）和多層快速多極子算法（MLFMA）深入研究的基礎(chǔ)上，利用 MLFMA實(shí)現(xiàn)了對自由空間電大導(dǎo)體目標(biāo)電磁散射特性的分析。為了

2、解決 MLFMA分析電大導(dǎo)體目標(biāo)散射問題的快速求解問題，提出了預(yù)修正多層快速多極子方法（PCMLFMA）。該方法利用物理光學(xué)方法（PO）得到導(dǎo)體表面的物理光學(xué)電流分布，并將其作為預(yù)修正電流，通過伽略金方法將物理光學(xué)電流生成一個稀疏阻抗矩陣?；谖粗娏骱皖A(yù)修正電流之間的差別比未知電流本身更接近于零矢量的原理，使用兩者的差矢量代替未知矢量以獲得更少的迭代步數(shù)。數(shù)值結(jié)果證明PCMLFMA可以減少迭代次數(shù)進(jìn)而顯著提高計(jì)算效率。
　　2）

3、深入研究了體積分方程（VIE）和體面分方程（VSIE）的相關(guān)理論，基于矩量法詳細(xì)推導(dǎo)了體積分方程矩量法（VIE-MoM）和體面積分方程矩量法（VSIE-MoM）的相關(guān)公式和實(shí)現(xiàn)過程。為了能夠分析復(fù)雜目標(biāo)（介質(zhì)目標(biāo)和導(dǎo)體-介質(zhì)混合目標(biāo)）的電磁散射，建立體積分矩量法（VIE-MoM）和體面積分方程矩量法（VSIE-MoM）計(jì)算模型，并將體積分方程矩量法和體面積分方程矩量法的編程計(jì)算結(jié)果與商業(yè)軟件做了對比，驗(yàn)證了本文計(jì)算模型的正確性。

4、　　3）在深入研究圖形電磁學(xué)（GRECO）相關(guān)高頻理論和實(shí)現(xiàn)過程的基礎(chǔ)上，對傳統(tǒng)的GRECO進(jìn)行改進(jìn)，提出了陰影面修正圖形電磁學(xué)求解方法（SCGRECO）用于分析（超）電大目標(biāo)的雙站電磁散射特性。該方法基于GRECO計(jì)算光照面電流的貢獻(xiàn)，并結(jié)合電流步進(jìn)法（CMT）計(jì)算陰影面電流的貢獻(xiàn)，進(jìn)而對目標(biāo)光照面的電磁散射貢獻(xiàn)進(jìn)行補(bǔ)償，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)高頻方法僅僅計(jì)算光照面的電流貢獻(xiàn)而導(dǎo)致的誤差。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，SCGRECO大大提高了目標(biāo)雙站電磁散射

5、的計(jì)算精度。
　　4）針對粗糙海面電磁散射問題，基于海譜模型和線性疊加理論，完成了隨機(jī)粗糙海面的建模。利用基爾霍夫近似方法（KA）對粗糙海面電磁散射進(jìn)行計(jì)算，將整個海面劃分成許多小平面面元，推導(dǎo)了單個剖分面元上 KA的解析解，最終提出了面元化基爾霍夫近似方法（FBKA），突破了蒙特卡洛方法所要求的網(wǎng)格細(xì)化要求，對（超）電大尺寸海面電磁散射實(shí)現(xiàn)快速計(jì)算。數(shù)值結(jié)果反映出該方法能夠在保證計(jì)算精度的前提下大大提高介質(zhì)隨機(jī)粗糙海面電磁散射的

6、計(jì)算效率。
　　5）基于經(jīng)典的四路徑模型，提出了 FBKA-MLFMA低頻混合算法和FBKA-SCGRECO高頻混合算法，兩種方法分別實(shí)現(xiàn)了對電大二維介質(zhì)粗糙海面上三維導(dǎo)體目標(biāo)諧振區(qū)和高頻區(qū)復(fù)合電磁散射的快速、準(zhǔn)確計(jì)算。對于電大粗糙海面的電磁散射，均利用 FBKA進(jìn)行快速計(jì)算。對于（超）電大目標(biāo)電磁散射的計(jì)算，前一種模型借助 MLFMA將電大目標(biāo)諧振區(qū)散射場的計(jì)算復(fù)雜度從 O(N2)降低到O(Nlog(N))；后一種模型通過引入S

7、CGRECO，以較低的計(jì)算消耗大大降低了利用GRECO計(jì)算（超）電大目標(biāo)高頻區(qū)雙站電磁散射的計(jì)算誤差。利用四路徑模型計(jì)算了目標(biāo)與海面之間的耦合場，避免了復(fù)雜耗時的迭代求解過程。數(shù)值結(jié)果對比反映出兩種混合算法在計(jì)算精度和計(jì)算效率方面的優(yōu)勢。
　　6）分別提出了修正半空間多層快速多極子方法（CHMLFMA）和面元化基爾霍夫近似-修正半空間多層快速多極子方法混合算法（FBKA-CHMLFMA），用于準(zhǔn)確、快速計(jì)算介質(zhì)粗糙海面上目標(biāo)的散射

8、差場和復(fù)合場。根據(jù)粗糙海面的電磁散射特性，將平面半空間格林函數(shù)空域表達(dá)式中的譜域反射系數(shù)改進(jìn)為新型復(fù)反射系數(shù)，得到粗糙海面半空間問題的修正半空間格林函數(shù)。利用該修正半空間格林函數(shù)，基于混合勢電場積分方程（MPIE），推導(dǎo)出了修正半空間格林函數(shù)的廣義形式，使修正半空間格林函數(shù)適用于粗糙面半空間的矩量法分析。基于該修正半空間格林函數(shù)，利用高階近似方法將多層快速多極子推廣至粗糙面半空間，提出了修正半空間多層快速多極子（CHMLFMA），用于準(zhǔn)