基于基尔霍夫驻留相位近似法的深粗糙度高斯型粗糙面光散射

推导了基尔霍夫驻留相位近似法理论的计算公式.基于基尔霍夫驻留相位近似法研究了平面波入射深粗糙度高斯型粗糙面的光散射,综合高斯型粗糙面的自相关函数给出了不同极化状态下散射系数的数学表达式.由数值计算获得了不同散射角、散射方位角及入射波波长的双站和单站散射系数,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、介质介电常数和入射波波长...     

垂直入射时海面散射系数天线波束校正的研究

本文给出了以组合随机表面散射理论为基础,用于计算准镜面反射区内海面散射系数的各有关解析式,并计算出对应于不同风速下的K、X和C波段三个典型频率上海面散射系数的理论值,揭示了与以往传统认识相反的一个结论,即:在其它条件相同的情况下,海面散射系数实际上是随着雷达波频率的增高而减小的。之后,根据海面理论散射特征和雷达方程,导出了波速限制工作状态和脉宽限制工作状态下垂直入射时,海面散射系数的天线波束校正方法,并计算了在1—18m/sec风速范围内、对应于几个不同天线波束宽度的,上述三个频率上海面散射系数的校正量。接着对13.9GHz的有关校正量作了实验数据的验证。对于窄波束天线来说,所得的校正量同样也可适用于各类陆部地物。由这一研究所得的结论,不但对于相应的地球物理学算法的建立和遥感信息的提取具有重要意义,而且也为机载和星载雷达高度计某些参数的确定提供了依据。     

基于数值方法的三维激光海面漫反射特性研究

为提高卫星海色遥感技术在实际应用中的效率,对不同海况下不同入射角度的三维激光海面漫反射特性进行了建模仿真计算,并在实验室条件下对激光入射波动水面后产生的散射场能量分布特性进行了研究。根据麦克斯韦尔方程和边界条件分析了散射场在各向分量间的耦合关系,矢量分解后得到了6个标量方程并用矩量法进行离散,给出了离散后的矩阵方程。用稀疏矩阵规则网格法(SMCG)求解矩阵方程,求解时采用共轭梯度法(CGM)计算。在对有限照射区域进行计算时,为减少边界效应产生的误差,用能量强度服从高斯分布的三维锥形波模拟入射激光束。仿真计算了不同粗糙度海面的三维双站散射系数,结果发现:对相同粗糙度海面模型,入射角度越小,粗糙面对激光的漫反射就越大,散射场的能量分布也越均匀。用实验对仿真结果进行验证,结果表明:与基尔霍夫近似(KA)和二维前后向迭代法(FBM)相比,该方法能准确表示波动水面的三维激光漫反射特性,为进一步研究三维激光海面漫反射特性奠定了基础。     

指数型分布粗糙地面电磁散射的FDTD研究

用Wang-Schmugge模型计算土壤介电常数,采用指数型粗糙面模拟实际的粗糙地面,用时域有限差分方法（FDTD）研究了指数型分布粗糙地面的电磁散射特性。通过数值计算获得了不同散射角时的双站散射系数,讨论了粗糙地面均方根、相关长度、土壤湿度和入射波波长对双站散射系数的影响。数值计算结果表明：粗糙地面高度均方根、相关长度、土壤湿度和入射波长对双站散射系数的影响复杂。     

理想导体表面电磁散射的高阶微扰解

针对经典微扰法（SPM）求解粗糙表面电磁散射特性存在的问题，提出了一种基于二维表面场的一阶和二阶展开近似高阶微扰算法。用该法计算了高阶表面场分量的全极化后向散射SPM解和二阶场分量对水平极化双站及后向散射系数的修正解。研究了不同粗糙度下掠入射时高阶SPM求解的双站散射系数，以及不同方位角下高阶场量的散射特性。通过对合成场的修正，解决了近掠入射条件下散射系数计算的误差。数值计算结果证明该算法有效。     

不同风速下海洋粗糙面散射系数的计算

在考虑风速的条件下,计算了海洋粗糙面的散射特性。用矩量法(MOM)计算了一维介质海洋粗糙面在Durden-Vesecky功率谱下的散射系数,由此获得了一定风速时的双站散射系数。仿真结果表明,计算值与文献数据非常吻合。由计算的不同风速下双站散射系数可知,风速对海洋粗糙面散射特性的影响较大。在一定的海拔高度上,散射角相同(除后向散射方向外)时,风速越大,散射就越强。     

变浅效应调制的复杂动态海面杂波特性研究

为了解近岸浅水域雷达海杂波特性,针对变浅效应调制的近岸海面,分别用非线性水动力模型对海面进行几何建模,用二阶小斜率近似模型对海面杂波进行建模。通过对海面散射场的散射振幅对粗糙海面的斜率作幂级数展开,获得相应的散射场,讨论了近岸动态海面后向散射特性和散射回波的多普勒谱特性。研究发现:在小风区不同水深的海面斜率差异较小,在大风区不同水深的海面斜率差异变大,表明水深对波浪形状的影响随风区增大而变大;在相同条件下,浅水与深水区域对应的海面后向散射系数差值在风区较大时更明显,大风区的浅水海面多普勒谱中心频率增幅也最为明显,尤其是对水平极化。研究对近岸海域雷达目标探测和识别、滨海区域海洋遥感及相关应用有一定的指导意义。     

分形粗糙表面掠入射时的全极化指数计算

为分析经典解析法不能有效求解掠入射时粗糙表面的散射特性,用高阶微扰法计算了二维分形导体表面的后向散射系数。计算值与测量值的比较证明了高阶微扰法的有效性。对不同粗糙度下掠入射时全极化指数的研究,获得了不同入射条件下极化指数与掠入射角余切函数曲线的拟合和有效表达式,修正了前人的结论,并发现用高阶解析法可区分粗糙表面的类型。     

用MLFIPWA求解二维介质柱电磁散射

将多层快速非均匀平面波算法（MLFIPWA）用于求解二维介质柱的电磁散射,给出了计算模型。在积分方程法求解电磁散射中,用快速非均匀平面波算法（FIPWA）对目标分层分组,附近区直接计算,非附近区通过聚合、转移和配置加速矩矢相乘,减小MLFIPWA的数值计算量。算例表明：MLFIPWA特别适于处理电大尺寸目标的电磁散射。     

陆海交界区与运动目标复合散射的矩量法研究

为了满足陆海交界区域上方雷达目标检测、识别和分类等的需要，对陆海交界区域表面与上方运动目标复合散射特性进行了研究。采用Monte Carlo方法结合皮尔森-莫斯科维茨(pierson-moskowitz，PM)海谱、Texel-Marsen-Arlose(TMA)海谱与指数功率谱分别生成深水海域海面、有限深海域海面和海岸地貌表面，参照国际无线电咨询委员会推荐的介质反射系数图表模拟海水与海岸的介电常数，运用矩量法计算了陆海交界区域表面与其上方运动圆形截面柱的复合散射系数，得出了复合散射系数的角分布曲线，分析了圆形截面柱分别在深水海域海面、有限深海域海面与海岸地貌表面横向平移、纵向平移对复合散射系数的影响，同时还分析了圆形截面柱分别移动至海岸地貌表面、有限深海域海面、深水海域海面对复合散射系数的影响。数值计算结果表明，复合散射系数随散射角振荡的变化，圆形截面柱在海岸地貌表面与深水海域海面上方的纵向平移对复合散射系数影响较为显著，而圆形截面柱在有限深海域海面上方的移动对复合散射系数的影响比较复杂，且当圆形截面柱沿陆海交界区域表面移动时，复合散射系数会受到较大的影响。     

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。     

数据融合技术在海洋二号卫星数据中的应用

海洋二号（HY-2）卫星搭载的微波散射计和扫描微波辐射计一天沿轨数据不能完全覆盖全球海域,文章提出了基于数据融合技术的解决方法。该方法以HY-2卫星获取的海面风场和海面温度场作为数据源,分别利用最优插值算法和时空权重插值法对HY-一2卫星微波辐射计和散射计获取的海面温度场和海面风场数据进行数据融合,在不降低分辨率的基础上,使得一天对全球海域的覆盖率从90％提高到100％。此融合方法可应用于HY-2卫星数据业务化系统中。     

Features of whistling electromagnetic wave propagation descending from above upon the night ionosphere

The results of numerical solution of the wave equations for the oblique incidence of whistling electromagnetic waves upon the night ionosphere from above have been obtained and analyzed. In the studied region of altitudes, within the wavelength scale, charged particle concentration varies drastically, and damping caused by collisions between the charged and neutral particles decreases considerably. Below, the sharp lower boundary of the ionosphere, the refractive index of the whistler wave approaches unity, and plasma turbulence transform into atmospheric electromagnetic waves. The dependences of the whistler reflection factor are found in terms of energy and horizontal magnetic component of the electromagnetic wave near the Earth’s surface on the frequency and the wave vector transverse component for the plain-layered medium model at two values of latitude. Strong dependences have been found on the wave angle of incidence and frequency. At rather small angles of incidence, the wave disturbances reach the Earth’s surface, and the module of reflection coefficient logarithm is in the range of 0.4–1. At large angles of incidence, the reflection coefficient module varies over a wide range depending on specific conditions. The obtained results explain the absence of oscillation modes of plasma magnetosphere maser in the night magnetosphere.     

微小型GNSS-R测高仪测高精度评估及地面验证

GNSS-R是基于双基雷达散射机理的无源微波遥感技术,可同时接收多个镜面反射点的反射信号,实现海面高度、有效波高、海面风场、海冰等海态参数的宽刈幅探测。针对微纳卫星观测计划,研制国内首个星载微小型GNSS-R测高仪,开展外场实验,处理实验数据,采用基于本地码相关的Clean replica算法、干涉式互相关的Interferometric算法,根据曲线平滑算法对相延多普勒测图(DDM)曲线进行拟合,进而通过最大倒数点法(DER)、峰值半功率法(HALF)等镜点跟踪算法得到测高误差,对实验结果的预期和实测值进行分析,并提出改进方法。     

强海杂波背景下目标检测方法综述

高频地波雷达被广泛应用于海面目标的检测,而由于海杂波的分布散射具有很强的动态特性,通常情况下成为了海面目标检测的主要干扰成分.因此,在强海杂波背景下进行目标检测的关键在于如何有效抑制海杂波.从循环对消、子空间分解、模型预测以及分形特征这几方面对海杂波抑制技术进行综述、分析和总结,为后续对海面目标检测提供参考.