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。     

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。     

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。     

雷达目标电磁散射特性的仿真研究

分别采用电磁场仿真软件HFSS和XFDTD仿真计算了不同电尺寸雷达目标的电磁散射特性,对仿真所得电磁散射数值进行分析,同时与理论值相比较,得出如下结论:HFSS适用于仿真计算电小尺寸目标的电磁散射特性,而XFDTD适用于仿真计算不同电尺寸目标的电磁散射特性。并利用XFDTD仿真计算了某型飞机随频率变化的电磁散射特性曲线,对于反隐身有很大的参考价值。     

基于粒子群算法的相控阵海浪波谱仪天线增益校正方法

相控阵海浪波谱仪是一个Ku波段真实孔径雷达,通过在小入射角下照射海面,接收海面回波功率,并去除雷达EIRP (Effective Isotropically Radiated Power,等效全向辐射功率)、天线方向图、系统损耗等雷达自身的影响因子,获取海面三维信息。这些影响因子可以在微波暗室中测量,其中EIRP、系统损耗可认为是常数量,但是,天线方向图是与入射角、方位角相关的三维变量,测量受到暗室系统精度的限制,并且,相控阵海浪波谱仪最小处理单元是雷达照亮的圆环形条带,照射的过程即是对该环形条带中的变量进行二维积分,成为一个随入射角变化的后向散射系数剖线,因此,天线方向图的微小误差,都会对海面后向散射系数剖线形状产生显著影响,出现“凹现象”问题。针对该问题,本文基于粒子群算法进行了积分天线增益的校正工作,利用机载飞行试验数据进行了算法验证,通过与同步观测浮标海浪测量结果比对,表明本算法可有效改善“凹现象”,使回波数据有效率提升了12%,为业务化的波浪谱生产提供了技术支撑。     

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.     

天线雷达散射截面的分析与实验

本文利用天线散射的基本原理，以波导激励振子抛物面天线为例，计算并分析了天线的结构项散射雷达截面ＲＣＳｓ和模式项散射雷达截面ＲＣＳｅ，给出了此天线雷达截面的预估值。实验结果表明，理论预估值与实测值吻合较好，并且证明天线的模项ＲＣＳｅ大于结构项ＲＣＳｓ，天线总的雷达截面主要受天线模式散射的影响，减小模式项ＲＣＳｅ将有效地降低天线的雷达截面。本文结果为探索以克服天线模式散射为主的天线ＲＣＳ减缩技术提供了理论依据     

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MATLAB/Simulink的HY-2星载微波散射计系统仿真建模

为实现星载微波散射计的优化设计,利用MATLAB软件搭建了海洋二号(HY-2)卫星微波散射计系统仿真模型。首先,参考其初样设计阶段的仿真模型,根据其最终设计方案和参数设置,对发射机、接收机、信号处理单元三个主要模块搭建仿真模型。其次,模拟海面风场监测过程,将仿真模型划分为信号源、发射机、海面回波、接收机、信号处理单元和结果输出六部分,并在初样设计模型的基础上引入信道特性,完善仿真模型。最后,利用雷达方程解算海面后向散射系数,验证了模型的正确性,可为我国后续微波散射计的设计和优化提供仿真分析手段。     

阵列天线雷达截面的预估

从理论预估和实际测量两方面讨论阵列天线的雷达截面。阐述了雷达截面对于频率、终端阻抗、阵列单元数、功率分配器以及接地平面的依赖关系。     

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。     

天线的散射机理和雷达截面减缩

飞行器头部的天线是鼻锥方向的一个强散射源,它对目标雷达截面的贡献包括了普通的结构散射项和再辐射引起的模式散射项,后者是天线作为一个加载散射体所特有的。本文给出了这两项雷达截面的散射机理和分析计算方法,并提出了减小天线雷达截面的若干技术途径及其实际效果。     

扇形波束圆锥扫描微波散射计方位多普勒滤波分辨率分析

星载微波散射计可以提供全球、全天候的海面风场数据,是能够同时测量海面风速和风向的有源微波遥感系统。扇形波束圆锥扫描体制微波散射计是一种新型体制的微波散射计,这类散射计采用多普勒滤波来提高方位分辨率。文章首先介绍了扇形波束圆锥扫描微波散射计的基本概念,在此基础上分析了天线圆锥扫描速度的范围及其对驻留时间的影响;随后结合卫星轨道参数和地球椭球模型,仿真分析了天线扫描区域内的多普勒特性,根据系统参数,仿真分析了方位多普勒滤波后的分辨率。     

基于FY-3C星微波成像仪毫米波通道的海面大风算法研究

对基于FY-3C星微波成像仪(MWRI)毫米波通道的海面大风算法进行了研究。根据在中国海域观测到的海面后向热辐射数据,认为联合多个毫米波通道分析方法可利于海面大风反演。对中低风速(0~15m/s)下D-矩阵算法进行修正,给出了适于MWRI的海面风速反演新模型。与浮标数据拟合结果表明:FY-3B,C星MWRI均方差(RMS)分别为1.24,1.18m/s。用带泡沫散射层的双尺度随机粗糙面的复合模型计算后向热发射。考虑各通道频率、灵敏度和定标精度等因素,用回归分析法分析了各通道热辐射特性随海面风速变化的不同响应特性,建立了适于FY-3C星MWRI的大风风速反演模型。中低风速模型和大风速模型反演的全球海面风速分布结果表明:中低风速精度标准差1.2m/s;反演大风数据和海岛固定浮标数据有一致性,模型的实际应用效果较好,可为我国沿海的大风监测和预警提供保障。     

基于后向散射系数模型的杂波仿真与信号重构

分析机载PD雷达的地杂波特性,研究杂波仿真技术。针对机载PD雷达地杂波形成的特点,从机载PD雷达的工作过程出发,基于后向散射系数模型,采用距离-多普勒划分法的杂波功率谱闭合计算模型,计算机载PD雷达的地杂波功率谱分布情况,经仿真分析地杂波分布规律受脉冲重复频率、载机速度和天线指向等因素的影响。提出一种时域信号重构方法,解决了如何由基于后向散射系数模型得到的杂波功率谱重构不具备时域统计特性的时域视频杂波信号的问题。     

海洋卫星雷达高度计（续）

1.4海面的后向散射模型1.4.1 导言和假设 在海洋上空的雷达测高计要涉及到接近垂直入射海面的电磁波的散射。平均海平面的主要特性和海况(SWH和风速)可以从回波功率对窄脉冲(几ns)波形的响应时间的平均值导出来。 文献[9]指出,这样的平均功率响应可以由如下3个时间函数的卷积得到: P_(FS)(t):平均等效平坦表面的脉冲响应;     

星载微波散射计的定标技术

星载微波散射计是用来测量海面风速和风向的一种遥感设备。系统定标是散射计能够进行精确测量的重要一环。文章介绍了散射计定标技术的相关理论,给出了国外星载微波散射计的定标方法,并作了分析比较。     

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。     

广义RCS及近场电磁散射建模应用

根据电磁场叠加原理,给出了一种与观测天线无关的广义雷达散射截面(RCS)定义,引入对称极化等多种极化散射特征量,计算了近距离观测时金属平板目标的极化RCS曲线;根据广义RCS的定义,在近场电磁散射建模中分解照射场和合成接收,提出了一种有效的近场电磁散射建模方法,并比较了采用方向图等效近似和场分解合成两种方法计算的金属平...