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。     

基于改进二维分形海面模型的分层海面电磁散射分析

用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射。由改进的二维分形海面模型模拟实际的分层海面,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不同散射角的HH极化双站散射系数,并讨论了中间介质介电常数与厚度、摩擦风速和入射波频率对双站散射系数的影响,得到改进的二维分形分层海面散射系数的基本特征、分区特征和随频率变化的特征。结果表明：散射系数近似具有＂量子化＂特征。     

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...     

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。     

高斯粗糙表面电磁散射的曲率修正双尺度法

在传统双尺度法分析粗糙表面电磁散射特性的基础上，通过对大尺度切平面的曲率修正。给出了小入射角时改进双尺度法的计算模型。采用传统微扰法和基于圆柱曲面修正的微扰法，计算了实际粗糙面掠入射时的后向散射系数，并与有关测量值进行了比较。结果表明，在中、小入射角及掠入射条件下，基于曲率修正双尺度法的计算结果与实际值均较为相近，证明该方法有效。     

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BMIA\CAG快速算法的粗糙面散射特性计算

为提高用点匹配矩量法计算粗糙面掠入射等散射问题的速度,提出了一种带状矩阵迭代规范网格法(BMIA\CAG),给出了带状矩阵迭代算法和规范网格法的计算模型.算例表明:BMIA\CAG可明显加快计算速度,矩阵维数越大,效果就越明显.另分析了带状矩阵带宽对算法的影响,以及掠入射时的分形粗糙面的散射系数.     

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。     

基尔霍夫近似下高斯粗糙面透射波散射系数的特征研究

根据基尔霍夫标量近似法给出了高斯粗糙面透射波的散射系数,通过数值计算获得了HH,VH,VV,HV不同极化状态透射波的散射系数随散射角、方位角及入射波频率变化的曲线,讨论了介电常数、粗糙面参数和入射波频率对不同极化状态透射波散射系数的影响,得到了高斯粗糙面透射波散射系数的特征.     

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。     

热控涂层参数对卫星辐射特性的影响

为分析卫星红外和可见光双光谱辐射特性,分别建立了采用节点网络法求解卫星表面热控涂层温度和卫星辐射特性的计算模型,依据粗糙表面光散射理论计算了涂层表面对太阳、地球和地球反照辐射的吸收和反射。通过数值模拟,计算分析了卫星对地面的温度变化规律。最后,选择不同的热控涂层参数,获得了对卫星在红外和可见光波段的辐射特征的影响。     

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。     

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。     

基于深度学习的多步预测方法在太阳风速度预测上的应用

为对近地环境太阳风状况进行可靠预测,引入基于深度学习的多步预测方法来预测在太阳与地球之间的拉格朗日点1（L1）处距离输入观测数据序列未来24、48、72、96 h的太阳风速度。采用SDO的图像数据提取冕洞面积等特征信息,并从NASA OMNIWEB数据集提取其他输入特征,形成多变量的时序数据作为太阳风速度预测的输入信息,输出未来某时刻附近几个小时的太阳风速度。预测过程中分别采用单一LSTM模型、编解码器LSTM模型和CNN-LSTM编解码器模型3种深度学习预测模型作为基模型,融合多步输出端数据进行对比分析。实验表明,多步预测相较于单步输出预测,对未来24、48、72、96 h的太阳风速度预测的相关系数和精度均有所提高,其中单一LSTM模型对于未来24 h太阳风速度的多步预测结果最佳——与观测数据的相关系数为0.789,均方根误差为62.469 km/s,平均绝对误差为46.476 km/s。