含泡沫层动态海面电磁散射修正双尺度研究

论文摘要

本文分析了几种典型海谱的模式和特点,并将方向函数加入海谱的模型中,利用蒙特卡罗方法构造出不同风速、风区的二维粗糙海面,并体现二维海面空间各向异性。研究非高斯海面的海浪水平及垂直方向上的不对称性,对原有的修正双尺度法进一步修正。即,在经典一阶微扰散射系数上增加了与非高斯海面的双谱函数成正比的附加项,反映了海面后向散射系数在逆风和顺风向上观测结果的不对称性。在修正双尺度模型中考虑了曲率效应、遮蔽效应和斜率修正等因素对海面散射系数的影响。数值分析每个修正项对海面电磁后向散射系数的单独影响规律。通过与实验数据的比较,验证各修正项的合理性。在海面电磁散射修正双尺度模型基础上,进一步考虑深海海面白浪覆盖率,构建了泡沫层体散射海面模型。应用矢量辐射传输理论,计算含一层泡沫A.K.Fung谱海面的后向散射系数随入射角25、40、55 ,风速从2m/s到16m/s变化的曲线,增大了风速的考察范围。通过与实测数据进行对比,表明含泡沫层修正双尺度模型获得的动态海面电磁散射特性比传统的双尺度法获得了进一步改善。利用蒙特卡罗方法模拟动态的A.K.Fung谱二维海面。利用含泡沫层修正双尺度模型计算不同海况下,不同波段的动态海面电磁后向散射系数,获得了不同海况下海杂波序列信号,以及频谱特征。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究概况和发展趋势
• 1.2.1 海谱
• 1.2.2 双尺度
• 1.2.3 体散射
• 1.2.4 海杂波特性
• 1.3 本文的主要工作
• 1.3.1 论文的安排
• 1.3.2 论文的主要贡献
• 第二章 海谱与随机二维海面的计算模拟
• 2.1 几种典型的风浪频谱模式
• 2.1.1 Neumann 谱
• 2.1.2 PM 谱
• 2.1.3 A.K.Fung 谱
• 2.1.4 JONSWAP 谱
• 2.2 MONTE CARLO 方法模拟二维海面
• 2.3 海浪的方向谱
• 2.4 本章小结
• 第三章 二维海面电磁散射修正双尺度研究
• 3.1 粗糙面电磁散射理论概述
• 3.2 修正的双尺度方法
• 3.2.1 传统双尺度法（TSM）
• 3.2.2 曲率效应修正
• 3.2.3 海浪水平及垂直方向上的不对称性修正
• 3.2.4 对斜率联合概率密度的修正
• 3.2.5 对遮蔽函数的修正
• 3.2.6 修正的双尺度法（MTSM）
• 3.3 本章小结
• 第四章 粗糙海面面散射和体散射的复合计算
• 4.1 海浪破碎特性分析
• 4.1.1 白浪海面特性分析
• 4.1.2 白浪覆盖率
• 4.2 含泡沫海面的后向散射系数
• 4.2.1 泡沫层海面模型
• 4.2.2 平行分层随机介质VRT 的边界条件
• 4.2.3 具有粗糙界面的一层散射粒子VRT 方程及其迭代解
• 4.3 数值计算结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 含泡沫二维动态海面杂波序列信号频谱特性
• 5.1 二维海杂波特性分析
• 5.2 动态海面的模拟
• 5.3 动态含泡沫海面的后向散射系数
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间参加科研项目与发表论文情况