基于P-M谱的二维各向异性分层海面电磁散射研究

为了得到基于P-M谱的二维各向异性分层海面电磁散射特性,以便为海洋遥感、海上目标检测与识别等领域的应用提供理论依据,采用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射特性,结合海面P-M谱推导出了平面波入射时的散射系数计算公式,通过数值计算获得了HH极化下中间介质的介电常数和厚度、摩擦风速、风区范围、观察方向与逆风方向之间夹角和入射波频率对双站散射系数的影响,得到了分层海面电磁散射系数的基本特征、分区特征和随频率变化的特征。

基于改进分形海浪谱的海浪模拟

针对实验海谱只能表现海面的稳态特性而无法表现海面非稳态特性的问题,利用分形海谱作为Longuet-Higgins海面模型的靶谱以体现海面的动态特性。根据经典分形海谱在空间波数小于基波波数时不能满足正幂率的问题,利用海浪能量传递过程中的动态特性对归一化带限Weierstrass分形海谱的相关函数进行了改进,在相关函数中加入了与海面波长相关的指数因子以体现波长对相关长度的影响。对相关函数进行Fourier变换得到海谱,把改进后的分形海谱和有关文献的数据进行了对比,并进一步分析了分形维数、尺度因子、常量因子等参量对海面轮廓的影响。研究表明:改进分形海谱和P-M谱、文圣常谱和南海的实测数据都拟合得很好,海面轮廓会随分形参数及常量因子的变化而动态地改变,另外分形模型的性质在改进模型中依然适用,由此验证了该模型的有效性。

基于频谱的海浪实时模拟

基于海浪谱皮尔逊—莫斯科维奇谱(P-M谱),提出了一种新的海浪实时模拟方法,该方法考虑了海水深度对波形的影响,并通过纹理映射、材质设置、光照、色彩融合等渲染技术实现了海浪造型及动态显示实验表明该方法在波浪模拟的简易性、实时性与真实感方面均取得不错的效果。