三维矢量散射积分方程中奇异性的分析

本文研究了电场积分方程（EFIE）中被积函数奇异性的处理方法，特别是三维矢量散射分析中出现的高阶奇异性，给出了两种解决积分方程奇异性的数值方法．一种方法是计算O（1/R）阶奇异积分的奇异转移法[1].另一种方法是为解决O（1/R2）高阶奇异积分的数值计算问题的，它是通过排除一包含奇点的有限小块，而这一小块区域对积分的贡献为零。

三维矢量散射分析中奇异积分的准确计算方法

在用积分方程和矩量法(MM)或快速多极子法(FMM)分析三维矢量散射时,都要对有奇异性的被积函数进行积分。如果直接使用高斯积分,则准确性很低。为了得到准确的积分结果,本文在分析了高斯积分原理的基础上提出了“积分区域分割法”。此方法将积分区域划分为一个包含奇异点的部分和若干个无奇异点的部分。对无奇异点的部分可直接用高斯积分求解,而对包含奇异点的部分,则可通过简化被积函数,变量代换和加减同阶奇异项等方法获得它的解析表达式。本文将这种方法用到电场积分方程(EFIE)的矩量法中,以角反射器和导电球目标散射特性(RCS)为例,其计算的结果与文献非常吻合。

基于瑞利散射的大气偏振模式Stokes矢量建模仿真

瑞利散射模型是一种经典的大气偏振模式表征模型,在实际中得到了广泛的应用,但不能通过Stokes矢量描述大气偏振模式的分布特性。基于瑞利单次散射原理,对经典的瑞利模型进行推广,建立一种理想条件下的大气偏振模式Stokes矢量仿真模型。该模型能够对理想条件下大气偏振模式Stokes矢量的分布变化进行建模仿真,利用Stokes矢量可以完备地表征大气光偏振态分布情况,并描述出不同类型偏振光的具体分布特性。通过仿真发现,大气偏振模式的Stokes矢量具有"十"字形的分布形态,整体分布始终保持相对于太阳子午线对称特性,随着太阳高度角的升高各矢量分量逐渐减弱。

多层介质高反射膜的散射特性研究

为了研究多层介质高反射薄膜的散射特性减小光学薄膜的散射损耗,以多层光学薄膜矢量光散射理论为基础,利用光学薄膜的总散射损耗与光学薄膜双向反射分布函数的关系,研究了多层介质高反射薄膜分别在膜层界面粗糙度为完全相关和完全非相关模型下入射角和偏振状态对总散射损耗的影响,以及入射波长对总散射损耗的影响。理论研究结果表明,随着入射角的变化p偏振入射光引起的p偏振的总散射损耗强烈依赖于膜层界面粗糙度的相关特性,尤其是在布儒斯特角附近更为明显;此外,通过对介质高反射膜在两种不同模型下的总散射损耗随入射波长的变化与其反射率谱的比较发现,完全相关模型下的总散射损耗与反射率谱的变化趋势一致,完全非相关模型则恰好反之。

基于后向散射模型的多极化SAR影像建筑物高度提取

以Radarsat-2为例,提出了一种利用多极化SAR影像并结合后向散射模型提取建筑物高度的方法。以北京城区为实验区,首先,分析了SAR影像中建筑物二次散射所对应的亮线连通区域,并统计出该区域对雷达后向散射截面的贡献量;然后,基于平行六面体假设,将建筑物主长度及其与雷达方位向的夹角定量化,并给出计算不同极化散射矢量的方法;最后,利用几何光学-物理光学(geometrical optics-physical optics,GO-PO)模型一阶近似解的后向散射模型估计建筑物高度,并通过比较多个局部训练区提取结果,探讨不同极化信息的提取效果并给出最优极化组合。实验结果表明,通过极化特征组合比仅利用单极化信息提取建筑物高度的精度更高,81.43%建筑物误差小于5 m,均方根误差4.45 m,与ASTER GDEM相关系数为0.909 5,提取结果可靠。

单层二氧化钛薄膜的偏振散射特性

为了用散射法研究单层薄膜表面粗糙度的变化规律,以光学薄膜矢量光散射理论为基础,分析了单层二氧化钛薄膜分别在完全相关和完全非相关模型下的偏振双向反射分布函数,以及P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp随散射方位角的变化关系。理论研究结果表明:随着散射方位角的变化,P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp强烈依赖于膜层界面粗糙度的相关特性。在完全相关模型下,随着入射角的增加,BRDFpp随着散射方位角变化时所出现的谷值会随着入射角的增加而减小。

聚合物棒晶小角光散射图样的计算机模拟

以模型法光散射理论为基础 ,用计算机模拟出了聚合物棒晶的小角光散射图样 .在模拟过程中 ,把聚合物棒晶视为处于均匀介质中的各向异性棒 ,采用了二维模型及计算结构因子的方法 .模拟程序利用奔腾Ⅱ计算机和Win98操作系统 ,用VisualBasic语言编制 .模拟结果表明 ,模拟图样和实验中得到的光散射图样一致 。

非均匀散射层矢量辐射传输(VRT)方程高阶散射解的迭代法

将散射介质层在z轴方向划分成薄层 ,用薄层的一阶散射强度、Fourier变换和迭代方法求解散射介质整层的矢量辐射传输 (VRT)方程的高阶散射解 .该方法将一阶散射与高阶散射迭代结合起来 ,计算公式简明 ,可计算高阶迭代解 ,计算时间少 .计算结果与一层均匀散射介质的VRT方程一阶Mueller矩阵解、半空间均匀散射介质二阶Mueller矩阵解、以及离散坐标 特征值特征矢量法的VRT热辐射的数值解作了全面的比较 .提出并讨论了非均匀散射层主动与被动VRT方程的高阶解 .本计算程序可以通用于非球形粒子多层结构及非均匀介质的散射和热辐射计算 .

Yamaguchi分解Notch滤波的全极化SAR图像舰船目标检测

极化合成孔径雷达数据蕴含了丰富的地物极化散射信息,已广泛应用于海上舰船目标检测研究。针对极化相干矩阵无法直接用于分析特定散射体物理特性的缺陷,利用Yamaguchi极化分解改进了极化Notch滤波器。将基于模型的极化分解方法引入Notch滤波器,利用表面散射、二次散射、体散射和螺旋体散射等散射机制的能量构造散射矢量代替极化相干散射矢量,并加入功率能量因子,构造新的极化SAR图像Notch滤波器。Radarsat-2全极化SAR图像实验结果表明,改进算法有效增强了舰船目标与海杂波背景间的对比度,检测性能优越。

大型强子对撞机上CMS实验矢量玻色子散射的物理研究

在标准模型中,Higgs场结合电弱对称自发破缺机制赋予基本粒子质量,同时Higgs玻色子的存在保证了有质量的矢量玻色子散射过程的幺正性不被破坏.矢量玻色子散射过程除了对验证Higgs机制具有重要意义,还可以作为寻找标准模型之外的新物理的探针.本文将在简要回顾标准模型中Higgs理论之后,详细地介绍从基于蒙特卡罗样本对两个同电荷W玻色子散射的早期研究,到利用CMS实验一期和二期取数对矢量玻色子散射过程的寻找和利用该过程对超出标准模型的新物理进行的研究,以及近期CMS实验组实现的LHC上第一次对矢量玻色子散射过程的极化部分的测量.

双站合成孔径雷达去取向极化分析

在分析单站合成孔径雷达去取向参数的基础上,研究了双站合成孔径雷达的非对称散射矩阵,利用矩阵代数知识得到双站去取向参数。推导了目标的去取向变换矩阵,将目标散射矢量进行矢量变换,使得研究目标具有相同的取向,目标本身的信息得以凸显。经过去取向变换,对双站模拟图像的特征参数进行分析,为进一步解读双站图像提供了初步手段。

基于BRDF的光学表面疵病散射特性的仿真研究

为了研究精密光学元件表面微弱疵病的散射特性,基于矢量散射理论和双向反射分布函数,建立了光学表面微弱疵病的散射理论模型。通过仿真计算了双向反射分布函数随散射角的变化情况,分析了入射角度、入射光波长以及疵病自身尺寸等因素对疵病散射光特性的影响。基于仿真数据分析,针对光源参数对散射特性的影响进行仿真分析,为使用暗场成像法进行精密表面疵病检测的系统参数选择提供理论参考,疵病检测入射角范围为30°~50°最佳;在可见光范围内时,380~500 nm的波长范围更有利于疵病检测。另外还通过研究疵病尺寸发生改变时散射场变化的规律,为分辨疵病的形状大小等信息提供了参考依据。

三层宽带减反射膜散射特性研究

为了研究三层介质减反射薄膜的散射特性减小光学薄膜的散射损耗,以多层光学薄膜矢量光散射理论为基础,利用光学薄膜的总散射损耗与光学薄膜双向反射分布函数的关系,研究了三层减反射薄膜的散射特性,即三层减反射薄膜随着层数增加双向反射分布函数与散射角的关系,以及入射波长变化对于三层减反射薄膜双向分布反射函数的影响。研究结果表明,在界面微粗糙度相关模型下,三层减反射薄膜在中心波长处,具有减反射和减散射效果,其反射率曲线呈明显的"W"形,反射率的极大值出现在中心波长处,而对于完全非相关模型,镜面反射方向上的双向反射分布函数随着波长的增加呈现出单调减小的趋势。

光子晶体光波导传输特性研究

用全空间的矢量波散射理论 ,研究了有限长二维光子晶体直波导的传输特性 ,计算了传输效率与波导长度的关系 。

Near fields scattered by an underwater finite cylindrical baffle

In this work,acoustic vector characteristics of near fields scattered by an underwater finite cylindrical baffle are investigated theoretically and experimentally.The analytic expressions for the scattered pressure and particle velocity are derived using the elastic thin shell theory.Calculations are presented for the scattered near fields of the pressure,the particle velocity and the intensity.It is found that the pressure and the particle velocity fields near the surface of the cylindrical baffle are characterized by complex interference structure,particle velocity directions and the source bearings are not consistent.The phase difference between the pressure and the particle velocity is not zero and the intensity vector does not reflect the sound bearings.It can be noted that the distortions of the fields will make the original vector signal processing method based on the free space assumption be no longer applicable in the presence of the cylindrical baffle.These results can serve as a basis of the application for the acoustic vector sensor on board.