二维线性与非线性海面电磁散射特性比对研究

二维线性和非线性海面模型与低阶小斜率近似(small slope approximation,SSA)法相结合,对比研究了不同海面的统计特征及其电磁散射特性。研究表明:非线性海浪比相应的线性海浪具有更尖锐的波峰和更为平坦的波谷,虽然其高度均方根保持不变,但斜率变大,且偏离高斯分布;相应地,非线性海面归一化雷达散射截面(normalized radar cross section,NRCS)在远离镜面反射方向上略高于线性海面的NRCS,其后向散射系数也有所提高,并且该差异在小擦地角下更为显著。

油膜覆盖的非线性海面电磁散射多普勒谱特性研究

当海面上方漂浮油膜时,海面的毛细波成分将因油膜的阻尼作用而被破坏.本文采用PM谱,基于Marangoni阻尼效应,建立油膜覆盖的一维Creamer非线性海面模型,并简单分析了油膜的阻尼作用对海面轮廓的影响.在此基础上,利用迭代物理光学方法研究了L波段下该模型的后向散射回波的多普勒谱特性,通过与基于线性模型的海面散射回波多普勒谱对比发现,在大中入射角下,非线性海面散射回波与线性海面多普勒谱的差异不可忽略,说明采用Creamer非线性理论建立海面几何模型的必要性.研究发现,油膜覆盖海面的散射回波的多普勒频移及展宽与干净海面雷达回波的多普勒特性具有明显差异,这表明海面上漂浮的油膜对雷达散射回波的多普勒特性具有显著的影响.数值结果重点分析了入射角、油膜参数以及风速对油膜覆盖海面散射回波多普勒谱展宽和频移的影响规律.

三维动态海面建模与海洋回波模拟

雷达系统的研究和开发一般要经过反复的试验,为解决实地测试浪费大量人力、物力的问题,本文建立了一个以海杂波为主的回波模拟器,用于雷达测试,降低成本。本文先在Elfouhaily谱基础上利用尖浪模型建立非线性动态海面,利用网格映像法将海面划分为不同的分辨单元。首次将网格化的海面与回波的后向散射特性相结合生成模拟回波,并且在模拟过程中提出了一种利用海浪特点对擦地角进行修正的算法。最后将模拟出的回波与实测和理论数据进行分析拟合,证明了模拟回波的有效性。