水下聲學角反射器 陳文劍 9787030803504 【台灣高等教育出版社】

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書名：水下聲學角反射器
ISBN：9787030803504
出版社：科學
著編譯者：陳文劍
頁數：180
所在地：中國大陸 *此為代購商品
書號：1741696
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內容簡介
《水下聲學角反射器》系統地論述了水下聲學角反射器的理論、特性和應用。以水下目標散射聲場計算的高頻近似方法及其數值計算的板塊元方法為基礎，介紹了計算含有多次散射聲場的聲束彈跳方法；分別對水下二面角反射器和三面角反射器散射聲場理論分析方法、回波亮點、目標強度、回波相位、瑞利距離、角度誤差和起伏反射面的影響，以及固體板和空氣夾層固體板等非硬邊界進行了論述；介紹了具有角反射結構的雙圓錐（台）反射體的回波特性；介紹了幾種水下聲學角反射器的應用實例。

目錄

目錄

叢書序
自序
第1章 緒論 1
1 1 激光角反射器概述 1
1 2 雷達角反射器概述 2
1 3 水下聲學角反射器概述 6
第2章 散射聲場計算的高頻近似方法 9
2 1 Helmholtz公式 9
2 2 Kirchhoff近似 11
2 3 板塊元方法 13
2 3 1 二維傅里葉變換積分算法一 14
2 3 2 二維傅里葉變換積分算法二 16
2 3 3 Gordon面元積分算法一 18
2 3 4 Gordon面元積分算法二 19
2 3 5 數值計算方法的結果對比分析 21
2 4 本章 小結 24
第3章 聲束彈跳方法 25
3 1 基本原理 25
3 2 反射面元構建方法 27
3 2 1 聲束與目標表面交點構建法 27
3 2 2 聲束與面元交點構建法 28
3 2 3 面元剪裁構建法 31
3 3 直角圓錐凹面計算實例 33
3 4 雙球體目標計算實例 38
3 5 本章 小結 44
第4章 二面角反射器 45
4 1 理論計算方法 45
4 1 1 Knott公式 45
4 1 2 Chen公式 46
4 1 3 基於Chen公式的數值-解析計算方法 53
4 1 4 利用聲束彈跳方法的數值計算 55
4 2 絕對硬邊界二面角反射器回波特性 58
4 2 1 二次反射波亮點位置 58
4 2 2 目標強度 59
4 2 3 回波相位 61
4 2 4 瑞利距離 64
4 2 5 角度誤差的影響 72
4 2 6 起伏反射面的影響 74
4 3 非硬邊界二面角反射器回波特性 81
4 3 1 固體板反射面二面角反射器 81
4 3 2 空氣夾層固體板反射面二面角反射器 92
4 3 3 絕對軟邊界反射面二面角反射器 99
4 4 本章 小結 99
第5章 三面角反射器 101
5 1 理論計算方法 101
5 1 1 數值-解析計算方法 101
5 1 2 利用聲束彈跳方法的數值計算 107
5 2 絕對硬邊界三面角反射器回波特性 110
5 2 1 三次反射波亮點位置 110
5 2 2 目標強度 111
5 2 3 回波相位 123
5 2 4 瑞利距離 126
5 2 5 角度誤差的影響 130
5 2 6 起伏反射面的影響 135
5 3 非硬邊界三面角反射器回波特性 137
5 3 1 固體板反射面三面角反射器 137
5 3 2 空氣夾層固體板反射面三面角反射器 140
5 3 3 絕對軟邊界反射面三面角反射器 141
5 4 本章 小結 141
第6章 雙圓錐（台）反射體 143
6 1 幾何模型 143
6 2 對稱結構雙圓錐（台）反射體回波特性 144
6 2 1 目標強度 144
6 2 2 瑞利距離 146
6 3 非對稱結構雙圓錐反射體目標強度特性 150
6 3 1 圓錐底面半徑不同 150
6 3 2 圓錐角度不同 152
6 4 本章 小結 154
第7章 水下聲學角反射器的應用實例 155
7 1 水下雙層十字交叉組合二面角反射器 155
7 1 1 結構設計 155
7 1 2 實驗測量 159
7 2 水下目標回波模擬的組合三面角反射器 163
7 2 1 水下目標回波特性 163
7 2 2 結構設計 165
7 2 3 仿真分析 165
7 3 水下被動聲學標記體 166
7 3 1 結構設計 167
7 3 2 仿真分析 167
7 4 水下聲回波標準體 171
7 4 1 結構設計 171
7 4 2 仿真分析 172
7 5 本章 小結 174
參考文獻 176

精彩書摘
第1章 緒論
角反射器通常由兩個或三個相互垂直的面組成，兩個面組成的稱為二面角反射器（dihedral corner reflector），三個面組成的稱為三面角反射器（trihedral corner reflector）。其特殊的幾何結構使得入射到角反射器上的光波、電磁波或聲波經過面間的多次反射後返回入射方向，因此，角反射器具有強回波特性。
1 1 激光角反射器概述
在光學領域，角反射器常作為激光測距的光學反射體使用，即向角反射器發射激光脈沖，通過精確測量激光脈沖往返時間來測定距離。1964年，美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）發射了第1顆帶有角反射器的衛星並實現了衛星激光測距。1969年，”阿波羅11號”（Apollo 11）成功登月，宇航員阿姆斯特朗（Armstrong）在月球表面放置了第1個激光角反射器，隨後美國和蘇聯又在多次登月行動中放置了多個陣列式激光角反射器。目前月球上共有6個角反射器陣列，分別是美國的阿波羅11號、阿波羅14號和阿波羅15號所部署的，如圖1 1所示；蘇聯月球車Lunokhod 1號和2號上安裝的角反射器陣列[1]，如圖1 2所示；2024年我國”嫦娥六號”探測器部署的角反射器 。
圖1 1 阿波羅11號、阿波羅14號、阿波羅15號所部署的角反射器陣列
圖1 2 Lunokhod 2號月球車及其角反射器陣列
我國有多家單位從事衛星激光角反射器的研製。例如，中國科學院上海天文臺自1999年開始從事激光角反射器的相關理論、實驗研究以及衛星激光角反射器載荷研製工作，2002年，為”神舟四號”軌道艙研製了激光角反射器；2005年開始，為”北斗”導航衛星研製了20多套激光角反射器；2014年，設計和研製了”天宮一號”空間交會對接的激光雷達合作目標[2]。圖1 3（a）和（b）所示為北斗MEO角反射器陣列、GEO/IGSO角反射器陣列。
為了實現毫米級地月測距精度，近年來，歐美國家、日本和中國均在研究新一代單體大孔徑激光角反射器[3-6]。例如，中山大學研製了單體中空激光角反射器，如圖1 3（c）所示，並已搭載於”嫦娥四號”月球中繼星”鵲橋”上。
圖1 3 北斗MEO角反射器陣列、GEO/IGSO角反射器陣列和”鵲橋”單體中空激光角反射器
1 2 雷達角反射器概述
利用角反射器體積小、回波強度大的特點，雷達角反射器常作為干擾假目標或雷達回波增強器使用。早在二戰時期，諾曼底登陸戰役發起前，英美聯軍派遣艦艇拖帶安裝雷達角反射器的小船，在德軍雷達屏幕上造成了大型軍艦入侵的假像。此外，盟軍還在布倫地區附近海岸投放人體模型和雷達反射體模擬的假傘兵，模擬對德軍進行大規模空襲的假像，給德軍造成了錯覺，使其急忙將大量海空力量調往布倫地區，打亂了德軍的防禦部署，保證了諾曼底登陸戰役的勝利[7]。
把角反射器安裝在機動車輛上或放置在拖曳的兵器器材模型內，也可模擬行軍縱隊或單個技術兵器和車輛的雷達回波。為了保護大城市中的大型建築物、水庫、橋樑等，可在保護物附近裝上角反射器，如圖1 4（a）所示，使轟炸機上雷達顯示器顯示的圖形分不清真假目標，多個角反射器在地面上產生相當於非常大的建築物的反射信號。將多個雷達角反射器安裝在靶船上，如圖1 4（b）所示，在海面上可產生相當於大型艦艇的雷達回波。用雷達角反射器作為被動式雷達回波增強器可以對空中目標進行跟蹤、定位，例如，美國海軍F-3D、F-4戰鬥機在起落架前安裝的雷達角反射器，如圖1 5所示。
圖1 4 在橋樑附近設置雷達角反射器和靶船上的雷達角反射器
圖1 5 美國海軍F-3D和F-4戰鬥機上安裝的雷達角反射器
將雷達角反射器設計製作成充氣式結構，在水面艦艇電子戰領域作為誘餌也具有廣泛的應用。歐文公司研發的DLF系列充氣式雷達角反射器，已經在英國皇家海軍的多種水面艦艇上實現裝備，同時也裝備於美國、法國、意大利等多個國家的海軍艦艇。美國把引進的DLF-3型充氣式雷達角反射器重新命名為MK-59充氣式雷達角反射器，它是用20個角反射器構成的具有60個面的大直徑的類球形全向角反射器，投放系統採用了類似于魚雷發射管的發射裝置，利用高壓氣體發射充氣式雷達角反射器，發射以後在距艦艇一定距離時通過系索的拉動，高壓氣體系統能在數秒內完成充氣展開成型[8]，如圖1 6所示。
圖1 6 安裝在”伯克”級驅逐艦側舷的MK-59漂浮式誘餌的發射狀態與展開狀態
雷達角反射器作為假目標或誘餌已有廣泛的應用，學者仍在利用其特性擴展應用領域，例如，文獻[9]通過理論分析和實驗驗證了將角反射器作為無線電引信對空靶標的可行性；文獻[10]利用角反射器構建無源誘騙系統，分析了無源誘騙技術原理及其抗反輻射彈的必要條件；文獻[11]將方形三面角反射器作為測試目標，通過雷達相位測量來表徵大氣折射率的變化；文獻[12]～[14]把角反射器作為永久散射體應用到了地形測量和地面形變監測方面。利用角反射器在一定範圍內反向回波對方向的不敏感性，也常將其作為標準體或定標體進行雷達散射截面（radar cross section，RCS）定標測試，或進行成像雷達的校準，例如，文獻[15]討論了利用角反射器進行目標近場RCS標定問題；文獻[16]針對收發分離單站RCS定標測試中三面角反射器應用中存在雙站角的問題，計算分析了不同雙站角時的RCS特性，給出了在單站及收發分離單站RCS定標測試中的應用方案；文獻[17]利用角反射器陣列進行了飛機成像雷達的校準；文獻[18]利用角反射器進行了機載 95GHz 極化雷達的校準；文獻[19]～[21]利用角反射器進行了合成孔徑雷達（synthetic aperture radar，SAR）影像的輻射標定和幾何校正。
針對雷達角反射器在應用過程中遇到的問題，學者持續開展了相關研究。
（1）雷達角反射器結構和材料方面，文獻[22]、[23]設計了一種具有高孔徑效率的三面角反射器，其總表面積為具有相同*大RCS的三面角反射器的2/3；文獻[24]通過在傳統的三面角反射器的一個內表面上添加規定尺寸和方向的矩形波紋導電翅片，以達到扭*極化或圓極化響應的目的；文獻[25]通過對一個或多個內表面進行波紋處理得到各向異性三面角反射器，分析了波紋方向對後向散射特性的影響；文獻[26]研究了各向異性材料塗覆金屬二面角反射器的後向電磁散射特性；文獻[27]、[28]為了解決放置在地面上的角反射器在掠射角接近平行反射面時RCS迅速減小的問題，提出了一種擴展接地反射面面積的三面角反射器結構；文獻[29]把反射面設計成若干梯形或三角形葉片，每個葉片可自由旋轉，通過調整葉片旋轉角度實現不同的RCS值，可實現同一反射器偽裝不同類型目標；文獻[30]針對傳統角反射器的性能強烈依賴於入射波長、難以對抗變頻雷達的探測這一問題，設計了一種加載超材料吸波體的新型角反射器；文獻[31]在普通滌綸織物上實施化學鍍銅鎳，製作了一種可折疊的柔性角反射器；文獻[32]設計了可減小風的影響、並能快速排水和清灰的穿孔雷達角反射器，分析了不同孔徑和不同孔中心間距對*大雷達散射截面的影響；文獻[33]針對平板結構的SAR角反射器，結合幾何光學和戈登（Gordon）面元積分算法提出一種角反射器RCS的快速計算方法，分析了入射電磁波頻率和角反射器整體尺寸對RCS的影響；文獻[21]利用基於矩量法的FEKO（Feldberechnung bei k？rpern mit beliebiger oberfl？che）電磁仿真軟件對結構優化設計後的三面角反射器進行了建模仿真計算，總結分析了多種異形結構三面角反射器的RCS值及方位覆蓋角度變化規律。
（2）雷達角反射器機械加工誤差方面，文獻[34]採用幾何光學和物理光學結合的方法，針對反射面存在非正交的情況，建立了一個內角偏離正交性的理想導電三面角反射器後向散射特性的計算模型；文獻[35]採用幾何光學和物理光學結合的方法，計算和分析了具有阻抗邊界條件的三面角反射器的電磁散射問題；文獻[36]採用物理光學方法，分析了存在角度誤差和不平整度誤差時對散射特性的影響，得到了一定頻段內的單站RCS減縮量與公差量及計算頻率的關係*線；文獻[20]採用融入多層次快速多極子算法的矩量法，分析了加工尺寸誤差、加工角度誤差、入射角度偏差等對三面角反射器RCS的影響；文獻[37]採用全波數值算法，分析了不同相關長度和均方根高度時不同粗糙度對角反射器RCS的影響規律

大陸簡體正版圖書，訂購後正常情形下約兩周可抵台。