海面电磁与光散射特性研究

发布时间：2020-07-15 16:11

【摘要】：本文首先总结了目前为止海面模拟的各种方法，包括统计模型与分形模型，并且针对传统的分形模型的局限性，重点讨论了扩展的分形模型。在此基础上对传统的双尺度法进行修正来计算二维海面的电磁散射，用数值方法得到了大尺度粗糙度每一点的斜率，利用Z-BUFFER消隐算法数值计算了遮挡函数，同时考虑了大尺度粗糙度的曲率效应，通过与实测数据进行对比验证了修正的双尺度法的正确性。 在构造二维时变动态海面的基础上，通过数值模拟得到了不同参数条件下的海杂波时间序列。采用混沌理论进行海杂波特性分析，讨论了重构相空间及计算关联维数的具体过程，并给出了计算最大Lyapunov指数的方法，这种方法对杂波时间序列的长度没有限制，并且容易实现。 采用积分方程法推导出了二维粗糙面的双频互相关和角相关函数，数值计算了具有不同粗糙度的良导体粗糙面的双频互相关函数，在此基础上分别计算了二维粗糙面对δ脉冲、Gaussian脉冲和矩形脉冲的散射，并给出了散射脉冲的波形。 基于Gram-Charlie分布函数并利用三阶统计特性推导出了非Gaussian二维粗糙面的双频互相关和角相关函数的计算公式，并以二维海面为例计算了其对几种典型波形脉冲的散射，讨论了脉冲展宽效应。 将面元法与Kirchhoff近似和微扰法相结合数值计算了海面的光散射，采用Lowtran7软件得到了阳光和天背景的辐射，在此基础上研究了我国东南沿海不同时刻、波段和海况下海面对阳光和天背景辐射的散射。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：P733.3
【图文】：

二维海面示意图

应用上述公式，我们计算了Ku波段12GHz~14GHz范围内HH极化下不同风速和入射角时双频互相关函数随频率差及入射方向与逆风方向夹角的变化，如图6.1至64所示，为了进行对比，我们分别给出了假设海面高度起伏服从Guassain分布和Grma一Chareli的结果。从图中可以看出，随着频率差的增大，双频互相关函数从最大值开始逐渐下降并趋于零，并且当入射方向与逆风方向的夹角为900(即侧风方向)时下降得比较缓慢，而对应于其它的入射方位角，双频互相关函数下降得非常快，在实际当中，该特性可以被用来确定风向。另外，对比海面高度起伏服从Guassina分布和Garm一Charhe的结果可以发现，在假设海面高度服从Guassina分布的情况下，对应于入射方向与逆风方向的夹角为o0(即逆风方向)和1800(即顺风方向)的双频互相关函数没有差异

Lr是目标经照射后在(氏，卯:)方向上的辐射亮度，rf的物理意义是目标沿着方向(氏，沪，)出射的辐射亮度吞与方向(只，尹，)上的入射光在目标表面产生的辐照度E，之比，其几何示意图如图7.1所示。辐度式表示照射到目标表面单位面积的入射通量(7一5)对于扩展表面，辐射亮度Lr表示沿辐射方向单位面积、单位立体角的辐射通量

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本文编号：2756721