用几何光学方法计算雨滴散射光偏振度

在几何光学范畴内得出雨滴散射光平行与垂直振动强度和偏振度表达式,计算了波长为0.5847 μm的雨滴散射光偏振分布.结果表明：散射角在55°～75°范围内,为明显的折射式偏振区,偏振度在0.2～0.3之间;散射角为82°～100°时,是强反射式偏振区,偏振度在0.8以上,最高达0.95;散射角100°～142°时,偏振度变化迅速,形成了尖锐的凹点,其偏振度与相应方向虹、霓的偏振度接近.用几何光学方法计算雨滴散射光偏振度,不影响计算精度,运算量明显减小.

GPS无线电掩星后向传播方法

在大气多路径传播条件下,讨论了两种无线电信号的反演方法:几何光学方法和后向传播方法.当大气存在多路径效应时,采用几何光学方法反演大气参数会引入较大误差.后向传播方法将无线电信号从多路径区域反推至单路径区域,减少了大气多路径效应的影响.为了比较不同的反演方法,利用多相位屏模型,数值模拟了大气多路径条件下无线电信号在大气中的传播过程.假设信号处于理想条件下(仅受大气多路径效应的影响),分别用几何光学方法和后向传播方法对模拟信号进行反演,结果表明:后向传播方法能消弱大气多路径效应的影响,后向传播方法优于几何光学方法.对2007年第60天至180天4个月共约15000个CHAMP掩星观测数据进行反演,将其折射率反演结果与ECMWF分析场资料进行统计比较,结果说明:在南半球(30°S～90°S)、热带(30°S～30°N)以及北半球(30°N～90°N)的低对流层,后向传播方法反演的折射率的相对误差的平均偏差和均方差普遍小于几何光学方法.从而证实:后向传播方法确实能消弱大气多路径效应的影响,获得较好的反演结果.

大气GPS掩星观测反演方法

大气GPS掩星观测可获得全球的大气气象参量剖面信息.本文阐述了地球大气GPS掩星观测反演原理,详细介绍了其几何光学近似反演方法和全谱反演方法,提出了将几何光学反演方法和全谱反演方法结合以形成可以处理多路径掩星数据的反演新方案.该方案和几何光学反演方法应用于GPSMET和CHAMP大气掩星数据反演,成功地获得了大气参量剖面.结果表明,新反演方案是可行的、有效的GPS大气掩星反演方案.

简化全息图物象关系式的推导方法

本文提出利用几何光学原理及平面解析几何的知识来推导全息图物象关系式;这种推导方法较之常见的由波动光学理论推导的结果具有简单、通俗、易懂的特点。

快波在等离子体中的传播

利用几何光学方法对离子回旋波频段内的快波在等离子体中的传播进行了研究.其中考虑了等离子体的热效应,给出了热等离子体色散关系,通过数值求解波迹方程得到了波在等离子体中传播的轨迹,得到在合适的波参数下,快波可以在等离子体中传播,并可以传播到等离子体中心处,而且波在等离子体边缘处被多次反射入等离子体中,形成多次吸收.

小型微波暗室的静区分析

静区性能是微波暗室综合性能的体现,也是暗室设计的关键。影响微波暗室静区性能的因素有暗室形状、吸波材料的布局及特性、天线辐射特性3个方面。利用几何光学方法,以电偶极子天线作为激励源,分析了矩形微波暗室静区电平分布规律。根据某厂家提供的4个频率(1GHz、2GHz、4GHz和8GHz)下吸波材料垂直入射反射率,对矩形暗室的静区电平分布进行了仿真计算。仿真结果表明,采用此方法能快速并准确的适用于矩形微波暗室静区的性能分析。

大气掩星反演误差特性初步分析

GPS大气掩星探测技术可以获得全球大气折射率、气压、密度、温度和水汽压等气象参数,该技术基本原理是基于几何光学近似的Abel积分反演.地球扁率、电离层传播时间延迟、大气大尺度水平梯度、多路径传播现象等因素在某些高度范围影响大气反演的精度.本文采用模拟的方法,分析其中地球扁率及电离层对反演结果的影响,并讨论局部圆弧修正及电离层修正的效果.利用CHAMP掩星实测轨道数据和有关电离层和大气经验模式、采用三维射线追踪方法模拟计算几种情形下的GPS掩星观测附加相位数据,对模拟数据进行反演,将反演气象参量剖面与模拟时给定模式剖面进行比较,得到了0～60km高度范围内的反演误差.误差统计分析结果表明,局部圆弧中心的修正以及电离层修正,对于高精度的GPS掩星反演是非常重要的;电离层修正残差仍是制约30～60km高度范围内反演精度的重要因素,进一步完善和优化大气掩星反演需要发展新的电离层修正算法.

全谱反演技术在山基掩星数据处理中的应用

山基掩星观测是一种探测特定区域气象数据的新技术。该文从山基掩星探测技术的概念出发,阐述了山基掩星探测技术的特点和优势,介绍了山基掩星观测数据几何光学反演方法;在详细介绍全谱反演技术的基础上,提出了采用全谱反演技术来处理山基掩星观测数据的新方法。采用该方法对2005年8月在河北兴隆雾灵山获取的山基掩星观测试验探测数据进行了处理,成功获得了大气折射率剖面,将全谱反演结果与几何光学反演结果和同时获取的时空匹配的探空数据进行了比对分析。结果表明:全谱反演结果与几何光学反演结果平均相对偏差小于2%,全谱反演结果偏小,标准偏差低于3%;全谱反演结果与常规探空结果的平均相对偏差为8.15%,全谱反演结果偏小,标准偏差为1.4%。

海面舰船复合场景电磁散射模型与应用研究

开展海上舰船目标复合场景电磁散射机理和模型研究对于海洋环境中的船只监测以及分类识别有着重要的指导意义。面向高分辨雷达对海探测需求,介绍了研究团队近年来针对海洋环境提出的一系列电磁散射模型,具体包括:1)针对海面电磁散射提出的毛细波修正面元散射模型,面元化的简化小斜率近似模型以及针对高海情海面提出的考虑破碎波影响的面元化散射模型;2)针对电大尺寸目标提出的几何光学/物理光学混合算法及其硬件加速实现方案;3)针对船海复合场景提出的面元散射模型与几何光学/物理光学混合方法。最后给出了电磁散射模型在海杂波特性仿真分析、电大尺寸目标雷达特性分析、目标及船海复合场景高分辨合成孔径雷达图像仿真与目标探测等中的应用。

非球形沙尘气溶胶光学特性的分析

将T矩阵方法与几何光学方法相结合,精确计算了从太阳短波到红外谱段具有一定形状分布和谱分布的非球形沙尘粒子的光学特性,并与等体积球形沙尘的光学特性进行了比较。结果表明:1)相比沙尘粒径大小分布对沙尘气溶胶消光效率因子,单次散射反照率以及不对称因子的影响,沙尘形状对上述参数的影响明显偏小;2)非球形与球形沙尘粒子的相函数在短波区存在显著差异,这种差异在卫星探测常用的可见光区达到最大,并且随着散射角的变化具有一定的规律;3)在短波区,雷达方程中的消光后向散射比受沙尘形状的影响比较显著,因此在利用雷达方程反演沙尘气溶胶光学厚度时应考虑非球形效应。

车身非平整表面的RCS分布特性数值模拟分析

特种地面车辆防雷达侦察的隐身性能研究需关注车身表面不平整特征的影响。该文对具有表面缝隙和凹槽结构的简化车身侧部结构、具有表面突出特征（透明装甲结构、密封钢带结构）的简化车身侧部结构的雷达散射截面（RCS）面积分布特性进行了仿真分析,量化描述了表面局部非平整特征对结构整体的RCS面积分布特性的不利影响。与金属平板结构相比,具有表面缝隙或凹槽结构的简化车身侧部结构的RCS面积大于10dBsm的入射方位数分别增加到2.2倍、2.8倍;表面有透明装甲或密封钢带凸特征的两种车身侧部结构的RCS面积大于10dBsm的入射方位数分别增加到5.4倍、1.7倍。对表面有、无圆柱铝条的金属平板结构的实验测试结果验证了局部非平整特征对结构整体的RCS面积的增强效应,也验证了RCS面积分布特性计算分析方法的准确性。金属表面的非平整结构可显著增加RCS面积大于10dBsm的入射方位数,而对结构整体的RCS面积最大值的影响较小。在隐身车身设计时,应减小车门缝隙、内凹与外凸类非平整结构的尺度、数量,尽可能保持车身外表面平整。