改进的一维分形海面模型在分层海面电磁波透射问题中的应用

运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁波透射问题,采用改进的一维分形海面模型模拟实际的分层海面,推导出了平面波入射时的透射系数计算公式.通过数值计算得到了HH极化透射系数随散射角的变化曲线,讨论了中间介质介电常数和厚度、摩擦风速和入射波频率对透射系数的影响,得到改进的一维分形分层海面透射系数的基本特征、分区特征和随频率变化的特征,结果表明透射系数近似具有"量子化"特征.     

具有A.K.Fung 海谱的粗糙海面电磁散射的微扰法研究

运用微扰法研究了平面电磁波入射随机粗糙面的电磁散射问题,得到了具有A.K.Fung海谱的粗糙海面散射截面的数学表达式,进一步得出了不同极化状态下散射系数的计算公式.通过数值计算得到了双站和单站两种情形下散射系数随散射角、风速、入射波频率变化的曲线,讨论了粗糙面高度起伏均方根、海水温度、风速、入射波频率对散射系数的影响,...     

流场调制下的海面对全极化雷达双站散射的影响研究

从波作用量守恒方程出发,在积分方程模型的基础上,通过特征线法对守恒方程进行求解,推导建立了受波流调制的海面雷达双站散射模型,进行了受流场调制下的海面上半空间散射系数的仿真,分析了全极化下双站散射系数受流速变化的影响,以及风场与雷达参数(雷达波频率、雷达波入射角)对流场调制作用的影响。结果表明,随着流速的增大,海面后向散射空间半球区域的散射系数逐渐减小,在前向散射空间半球区域中,交叉极化下的散射系数变化较为明显。风速的增大和风向与流向的夹角增大会导致流场调制所引起的散射系数变化减弱。入射角变化会导致调制作用最明显区域的散射角度改变。随着频率的增大,流场调制作用增大。     

各向异性海面全极化微波双站散射的仿真与分析

为了解各向异性随机粗糙海面的微波双站散射机制及其特性，本文利用解析近似的积分方程模型以及一种改进的半经验海浪谱模型实现了对各向异性随机粗糙海面的全极化微波散射仿真模拟，并与卫星观测数据、经验的地球物理模式函数及已有的解析近似散射模型仿真结果进行了对比，验证了仿真结果的可行性和准确性。利用该模型分析了入射波频率、入射角、极化方式、海面风速及风向等参数对各向异性海面双站散射的影响。模拟结果表明，在不同的入射角、散射角及方位角等观测几何条件下，海面不同波段的双站散射表现出不同的空间散射特性，且对风速、风向等海面动力学参数表现出不同的敏感性，以L波段为例，海面向后半球双站散射在各个极化方式下都对风速较为敏感，而在同极化方式下，其对风向的响应在中低风速和高风速条件下相反，整体而言，低风速下海面双站散射对风向更为敏感。这表明对于海面动力参数的反演，双站散射可以提供比传统单站雷达后向散射更丰富的物理信息。本文探讨了各向异性海面微波双站散射特性，为基于主动式及分布式微波传感器的海洋动力参数遥感反演提供了理论分析基础。     

基于文氏改进谱二维海面的电磁散射计算与数据对比

基于文氏谱的功率谱理论,结合Donelan分布函数与文氏方向谱的对比结论,提出了一种基于文氏改进谱的二维粗糙海面模型。在经典的双尺度法计算电磁散射的基础上,将二维随机粗糙海面的电磁散射计算结果与Nathanson数据进行对比,分析了不同海况、擦地角、入射频率下,两种极化方式时文氏改进谱二维随机粗糙海面的电磁散射特性。     

海浪微波散射理论模式

在假设海面白帽为球形气泡层的基础上,利用白帽海面的矢量辐射传输方程各随机粗糙面散射模型建立了海面的微波散射模型。辐射传输方程利用迭代法求解,随机粗糙面散射模型采用双尺度散射模型,利用白帽覆盖率的经验公式计算海面的微波散射特性。数值计算结果表明,随着气泡厚度的增加球形气泡散射系数越来越接近球形粒子散射系数;白帽对散射同的贡献随风速增大而增大;侧风情况比逆风和顺风情况影响均大;水平极化比垂直极化影响大     

海面的电磁散射模型及应用

本文采用随机格林函数方法求解了电磁场随机波动方程,给出了具有倾斜表面含气泡海浪的体散射系数表达式,并且指出,当电磁波近垂直入射时,只应用面散射模型是不充分的,必须考虑体散射效应.同时讨论了当入射角在20°～30°之间体散射系数与面散射系数的加权对接问题,给出了完整的海面散射系数计算过程.     

极化X波段雷达海面溢油微波散射模型研究

为研究溢油对海面电磁散射的影响,作者根据海面复合微波散射模型理论和蒙特卡洛统计模型理论,通过引入单分子油膜的黏性阻尼,对粗糙的溢油海面进行建模,定量分析溢油对海浪谱和海面后向散射系数值两个方面的影响。为实现基于X波段雷达海面溢油检测提供理论支撑,有助于解决溢油检测中的虚警率高的问题。     

复合雷达后向散射模型与合成孔径雷达、散射计和高度计海面雷达后向散射观测的比较分析

海洋微波散射模型相比于以经验统计建立的地球物理模式函数具有不受特定微波频率限制的优势。组合布拉格散射模型和几何光学模型形成了复合雷达后向散射模型。利用南海北部气象浮标2014年海面风速风向实测值作为散射模型输入，分别比较了复合雷达后向散射模型与RADARSAT-2卫星C波段SAR、HY-2A卫星Ku波段微波散射计的海面后向散射系数，偏差分别为(?0.22±1.88) dB (SAR)、(0.33±2.71) dB (散射计VV极化）和(?1.35±2.88) dB (散射计HH极化)；以美国浮标数据中心(NDBC)浮标2011年10月1日至2014年9月30日共3年的海面风速、风向实测值作为散射模型输入，分别比较了复合雷达后向散射模型与Jason-2、HY-2A卫星Ku波段高度计海面后向散射系数，偏差分别为(1.01±1.15) dB和(1.12±1.29) dB。中等入射角和垂直入射下的卫星传感器后向散射系数观测值与复合雷达后向散射模型模拟值比较，具有不同的偏差，但具有相同的海面风速检验精度，均方根误差小于1.71 m/s。结果表明，复合雷达后向散射模型可模拟计算星载SAR、散射计和高度计观测条件下的海面雷达后向散射系数，且与CMOD5、NSCAT-2、高度计业务化海面风速反演的地球物理模式函数的计算结果具有一致性；复合雷达后向散射模型可用于微波遥感器的定标与检验、海面雷达后向散射的模拟。     

海面风速微波散射测量与分析

为了深入研究海面风的微波散射特性 ,利用海洋石油平台和飞机作为仪器的工作平台 ,对海面微波散射特性进行了测量 ,并应用统计分析方法 ,对测量数据作处理分析。结果表明 ,海面微波后向散射系数 (σ°)值与海面风速成线性关系 ,随风速增大而增大。同时 ,σ°值与夹角及散射计天线入射角、极化方式有关。结合对海面微波散射算法中 Phillips模式的分析比较 ,得到 Phillips模式的计算值与实测值变化趋势一致的结果     

拉曼后向散射在海面检测及海面与陆地区分中的应用

给出了光散射、后向散射以及拉曼后向散射等基本概念，推导了后向散射截面与后向散射微分截面的基本关系，以及散射微分截面的计算公式。同时还得出了振动拉曼散射、振动一转动拉曼散射、转动拉曼散射、瑞利散射之间的关系。提出了利用647nm红光的拉曼后向散射检测海面以及区分海面与陆地的方法，可以有效地提高机载激光海洋测深的精度。     

高光谱分辨率激光雷达(HSRL)大气温度测量模拟

激光雷达探测大气温度通常采用探测大气分子瑞利散射的方法,这种方法由于低层气溶胶的存在,一般只能探测高空（约12km以上）的大气温度,而探空气球又存在不能获取连续数据和定位性差的问题.文章给出了利用高光谱分辨率激光雷达探测大气温度的方法,并对此方法作了理论模拟.结果表明此方法可用于低层大气温度垂直剖面探测.     

黄东海海区总悬浮物散射特性研究

我国黄东海水体散射特性非常复杂,这是造成该海域水色区划特点显著的原因之一。文中利用2003年4月黄东海试验数据(HD200304)对总悬浮物(TSM,Total Suspended Matter)的后向散射概率~bbs和单位散射系数bs*进行研究。基于对现场数据的统计分析,我们开发了总悬浮物后向散射概率模型,通过相对偏差分析表明,有近90%的样品反演相对偏差控制在±30%之内。对总悬浮物单位散射系数研究时,选择555 nm为参考波段,开发了不同波段间总悬浮物单位散射系数关系模型,通过相对偏差分析表明,有近94%的样品反演相对偏差在±10%之内,反演效果非常好。     

海底声散射特性研究进展

海底是水下声场的重要边界,其声散射特性对水下声场空间结构及分布规律具有至关重要的影响。对目前国际上海底声散射特性研究方面的进展进行了系统的分析和总结,从海底声散射测量技术、海底声散射特性及机理、海底声散射预测模型3个方面进行了论述,并提出了未来研究的方向、研究重点与难点。该工作对于充分了解和认识海底声散射研究的目前现状和未来发展趋势具有很好的借鉴和指导意义。     

Sea-surface acoustic backscattering measurement at 6–25 kHz in the Yellow Sea

Sea-surface acoustic backscattering measurements at moderate to high frequencies were performed in the shallow water of the south Yellow Sea, using omnidirectional spherical sources and omnidirectional hydrophones. Sea-surface backscattering data for frequencies in the 6–25 k Hz range and wind speeds of(3.0±0.5)and(4.5±1.0) m/s were obtained from two adjacent experimental sites, respectively. Computation of sea-surface backscattering strength using bistatic transducer is described. Finally, we calculated sea-surface backscattering strengths at grazing angles in the range of 16°–85°. We find that the measured backscattering strengths agree reasonably well with those predicted by using second order small-roughness perturbation approximation method with "PM" roughness spectrum for all frequencies at grazing angles ranged from 40° to 80°. The backscattering strengths varied slightly at grazing angles of 16°–40°, and were much stronger than roughness scattering. It is speculated that scattering from bubbles dominates the backscattering strengths at high wind speeds and small grazing angles. At the same frequencies and moderate to high grazing angles, the results show that the backscattering strengths at a wind speed of(4.5±1.0) m/s were approximately 5 d B higher than those at a wind speed of(3.0±0.5) m/s. However, the discrepancies of backscattering strength at low grazing angles were more than 10 d B. Furthermore the backscattering strengths exhibited no significant frequency dependence at 3 m/s wind speed. At a wind speed of 4.5 m/s, the scattering strengths increased at low grazing angles but decreased at high grazing angles with increasing grazing angle.     

浅海波导中刚性球声散射特性研究

目标特性研究对军事及海洋开发具有重要意义。作者用Ingenito的简正波方法对浅海波导中刚性球的散射进行了理论研究。在理论推导中直接利用波导中简正波解,同时去掉文F．Izngenito等研究中的远场假设,使理论结果更具一般性。文中对浅海波导中刚性球的散射进行了数值计算,并进行了分析。结果表明,浅海波导中目标散射场特性与自由场中明显不同,海底、海面的存在使散射场在深度方向产生干涉,从而影响散射场的空间分布,海底声速及衰减系数对散射场空间分布有重要影响。