海洋内波对海面电磁散射特性的影响分析

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海洋中的声波传播与物理特性分析

海洋中的声波传播与物理特性分析声波是在介质中传播的压力波，海洋作为一种重要的介质，对声波的传播和物理特性具有着独特的影响。

本文将针对海洋中的声波传播与物理特性进行分析，探讨其在海洋科学研究和海洋工程领域的应用。

一、声波传播的基本原理声波在海洋中的传播受到多种因素的影响，包括声源特性、传播路径、海洋环境等。

在海洋中，声波的传播速度较空气中快约4.3倍，主要是由于海水的高压缩性和高密度。

同时，海洋中存在各种声学反射、折射、散射等传播现象，这些现象导致声波传播路径的复杂性。

海洋中的传播路径包括水平传播和垂直传播。

水平传播主要受海洋底部、地形等因素的影响，海底反射和散射会导致传播路径的扩散和延迟。

垂直传播则受到海洋的声敏层（SOFAR层）的影响，该层具有较低的声速，能够使得声波在层内进行远距离传播。

二、海洋中声波的物理特性1. 开普勒效应在海洋中，声源和接收器相对于海水的相对运动会导致声频的频率变化，即开普勒效应。

开普勒效应在海洋生物学中具有重要意义，因为生物在声音频率的感知和定位中可能受到这种变化的影响。

2. 声衰减声波在传播过程中会受到水中溶解气体、盐度、温度等因素的影响，导致声波信号衰减。

海洋中的声波衰减比空气中要大，这也是为什么水下通信需要使用较低频率的声波信号的原因之一。

3. 声速剖面海洋中的声速剖面是指声速随深度的变化规律。

在海洋中，声速剖面是不规则的，与海洋的温度、盐度及压力等因素有关。

海洋中通常存在表层和中层两个相对较稳定的层次，其声速分布呈现特定的特性。

三、海洋中声波的应用1. 海洋科学研究声波在海洋科学研究中具有广泛的应用，如海洋温度、盐度等物理参数的测量，海洋动力学研究以及海洋生物学等方面。

通过声学技术，可以实时监测海洋环境变化，研究海洋中的生物种类及数量。

此外，声学技术还可用于海底地形勘测、海浪监测等领域。

2. 海洋工程声波在海洋工程领域的应用非常广泛。

比如，声纳技术可用于海底管道、深海油气勘探及矿产资源调查；声呐技术可用于水下通信和声纳导航；声学声纳也是水下定位以及障碍物避免的重要手段。

（物理海洋学专业论文）内波对水面短波影响的实验研究

图１．１３ＳＡＲ内波遥感图像实例（Ｈｓｕ＆Ｌｉｕ，２０００）ＳＡＲ能探测到水下几十米甚至几百米深处的海洋内波是由于内波在传播过程中引起海表面流场的变化，通过调制海面微结构，改变了海面雷达后向散射截面，从而引起雷达接收功率的变化。

有关研究表明，ＳＡＲ对内波的信息来源于如下几种物理过程：１）内波引起海表面流场发生辐聚或辐散２）变化的表面层流与风生短波，如毛细波，毛细重力波之间发生相互作用。

３）海面微尺度波与雷达波之间的相互作用，影响海面雷达后向散射的强度。

虽然近几年来发展的ＳＡＲ遥感技术，得到了大量的内波观测数据，ＳＡＲ图像观测内波仍面临的一些难于解决的问题，例如：ａ）海面气象要素分布不均，边界层分布复杂，导致海况分布不均一而气象要素特别是海面边界层参数是事先未知的。

海面风的波动性和空间阵性分布可能导致水面粗糙度的阵性分布，从而掩盖和模糊内波信息。

ｂ）从理论上，内波可以调制于水面微结构上，但目前可信的实验报道较少。

理论和实验结果存在差异。

ｃ）目前广泛采用的利用海面斜率波数谱与雷达后向散射截面的关系也存在ｆ不确定性。

例如，不同的海面微结构分布可能表现为一种波数谱，而不同的波数谱又可能是同一个后向散射功率值。

ｄ）海面微结构包括毛细波，毛细重力波，破浪破碎，白冠，飞沫，水面气泡，微破碎，表面漂流，以及骑波，孤立波等等，其随机性和复杂性影响内波信息的提取。

为水下流场的“指示器”。

因此，海面微结构的观测不但可为的风浪结构和风的成长机理的研究提供必要的数据，而且也为内波的探测提供了一条途径。

水面斜率是海面微结构的重要特征量之一。

重力波一般斜率适中或偏小，但是毛细波的斜率却可以不受限制。

水面短波的基本特征表现在外形特征，运动特征，时序变化特征，统计特征，谱特征等几方面。

２．４．１短波的波形特征下图为利用海面微结构光学测量装置观测得的水面短波微结构部分图像。

图中的亮度反映波面的斜率，图中的暗带为毛细波的波谷，亮带为波峰。

海面电磁与光散射特性研究

海面电磁与光散射特性研究海面电磁与光散射特性研究引言：海洋是地球上最广阔的自然界系统之一，其电磁与光散射特性对于海洋资源开发、水下勘探和遥感观测等具有重要意义。

海面电磁和光散射的研究能够为我们深入了解海洋环境、海洋生态系统以及海洋气候变化提供有效手段。

本文将对海面电磁与光散射特性的研究进行探讨，从而为相关领域的研究与应用提供参考。

一、海面电磁散射特性研究海面电磁散射是指存在于海面上的电磁波与海面之间发生的相互作用现象。

这是由于海面存在着波浪、波纹、油膜、冰块、雾气等微观结构，使得电磁波传播时发生散射，从而使电磁波的传播方向、速度以及偏振状态发生改变。

研究海面电磁散射特性的主要目的是了解电磁波在海面上的传播规律，为海洋遥感和通信系统的设计与优化提供基础。

1.1 海面散射模型海面电磁散射过程可以通过散射模型进行描述。

常用的模型有几何光学模型、小波理论模型和微带线模型等。

这些模型从不同的角度描述了电磁波在海面上的反射、折射和散射过程，并对波长、波面、入射角等参数进行了分析。

通过建立适当的海面散射模型，我们能够计算出电磁波在不同海况下的传播情况。

1.2 海面电磁散射实验研究为了验证和修正海面电磁散射模型，科学家们进行了大量的实验研究。

实验器械上，常用的有雷达、船载激光雷达、散射计等设备。

实验中，科学家们观察和记录了电磁波在不同入射角、波长以及海况条件下的反射率、散射强度等参数。

通过实验数据的分析和对比，我们能够了解电磁波的传播与散射规律，为模型的修正和优化提供依据。

二、海面光散射特性研究海洋中的光散射是指光线在海水-空气-海底界面上发生折射、反射、散射等现象。

海水中存在的悬浮颗粒、溶解物质、有机物以及底层地貌等因素都会对光的传播和散射产生影响。

因此，研究海面光散射特性对于海洋生物学、海洋环境监测以及海洋遥感具有重要意义。

2.1 海面光散射理论海面光散射理论是研究海洋光学的基础。

光学理论根据光的入射角、波长、传播距离等参数，分析和模拟光线在海面上的散射规律。

海面与舰船目标电磁散射的建模方法研究

海面与舰船目标电磁散射的建模方法研究海面与舰船目标电磁散射的建模方法研究摘要：随着现代军事技术的发展，电磁散射技术在海战中的应用越来越重要。

本文主要研究了海面和舰船目标的电磁散射建模方法，分析了各种因素对电磁散射的影响，并提出了一种新的模型来更准确地描述散射现象。

研究表明，该模型可以更好地反映海面和舰船的电磁散射特性，为电磁散射技术的应用提供了理论支持。

关键词：海面；舰船目标；电磁散射；建模方法；理论支持1. 引言电磁散射技术是一种利用电磁波与物体相互作用的技术，通过分析散射波的特性来获取目标物体的信息。

在军事领域，电磁散射技术被广泛应用于海战中，可以用于目标侦测与识别、隐身技术等方面。

海面和舰船作为海战中的重要目标，其电磁散射特性对于战争的胜负有着至关重要的影响。

因此，研究海面与舰船目标的电磁散射建模方法具有重要的理论和实际意义。

2. 海面电磁散射建模方法研究2.1 海面电磁散射特性分析海面的电磁散射特性受多种因素影响，其中最主要的因素是海面的形态学特征和海面的电磁参量。

形态学特征包括海面波纹、海浪、浮游生物等，这些因素会对电磁波在海面上的传播和反射产生影响。

电磁参量主要包括海水盐度、温度、粘度等，这些参量会影响电磁波在海水中的传播速度和衰减程度。

通过分析海面的形态学特征和电磁参量，可以确定海面电磁散射的数学模型。

2.2 舰船目标电磁散射特性分析舰船目标的电磁散射特性主要取决于目标的几何形状、材料特性和目标表面的电磁波反射与传播特性等因素。

目标的几何形状对于电磁波的入射角度和散射角度有重要影响，几何形状的复杂度越高，目标的散射特性越复杂。

材料特性包括目标的相对介电常数、磁导率等，这些参量决定了目标对电磁波的吸收和散射能力。

舰船的表面特性也会对电磁波的散射产生重要影响，例如表面的光滑程度、涂层材料等。

3. 电磁散射模型的建立基于以上分析，本文提出了一种新的海面与舰船目标电磁散射模型。

该模型综合考虑了海面的形态学特征和电磁参量，以及舰船目标的几何形状、材料特性和表面特性等因素。

海洋对水下电磁通信的影响研究

海洋对水下电磁通信的影响研究作者：杨立健来源：《中国科技博览》2016年第07期[摘要]海洋环境水下电磁传播是舰船及其他武器装备之间进行通信指挥和水下探潜的重要渠道。

本研究工作通过建立水下垂直梯度的电磁环境模型和电磁波传播模型的方法，进行如下三个方面的研究：海水电磁波传播模型，海底电磁散射和海水电磁波传播干扰因素模型。

[关键词]水下电磁通信海洋环境影响研究中图分类号：F426.91 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0296-011.概述水下电磁波传播的研究对于水下通信指挥系统的建立至关重要。

经过40多年的研究发展，海洋电磁波传播的研究已经比较成熟，西方国家利用水下特殊的电磁环境进行相关武器的研发也很有成效[1]。

本研究工作通过建立水下垂直梯度的电磁环境模型和电磁波传播模型的方法，进行如下三个方面的研究：a. 海水电磁波传播模型：研究海水流动海水电磁性能参数的不同对电磁波传播的影响。

b. 海底电磁散射背景库：研究海底地理地貌对电磁波的反射、散射规律，并开展建立海底地貌雷达电磁散射库的研究，用以完整描述海底地貌的电磁散射特征。

c. 海水电磁波传播干扰因素模型：研究海上作战平台（舰艇、潜艇）旋转叶片对电磁波传播产生的频率调制效应对水下电磁信号传播的影响。

对于理论研究的验证，目前国外主要采用仿真计算和典型环境的实验测试。

国外在水下电磁环境的仿真计算方面非常先进，在大型计算机上，使用专门研发的求解器，可以直接对具体的水下电磁环境进行仿真计算，根据仿真计算结果对理论研究的成果进行检验和校准[2]。

2.研究内容2.1 海水电磁波传播模型海水电磁传播模型描述了真实海水中电磁波传播的规律。

通过对典型海水模型的大量仿真计算，分析并总结海水电磁传播模型。

根据文献公布的实际数据，可以对此传播模型进行验证。

海水具有较高的介电常数，并且海水具备一定的导电性能，这些特点使得电磁波在海水中传播时有很大的损耗。

海洋环境对雷达海杂波后向散射特性影响分析

最小。
关键词：海洋环境；海杂波；后向散射特性；仿真
中图分类号：Ｔ９５Ｎ５文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ５０２１）４０７ — ５０３０３（０２０－５２０
Ａｎｌｓｓｏｈｍｐｃｆｏｅｎｃｅｖｒｎｎｎａｙｉｆｔｅｉａｔｏｃａｉｎｉｍｅｔｏｏ
ｄｎｏｄｔｎ．Ｔｅｒｓｌｎｉａｅｔａｈｈｒｃｅｓｉｓｏａａａｋｃｔｒｗｕｄｂｅｙｓｐｉｔａｅｅｅｓａｅｔｎｉｏｓｈｅｕｔｉｄｃｔｈｔｔｅｃａａｔｒｔｆｒｄｒｂｃｓａｔｏｌｅｖｒｏｈｓｃｔｄｗｈｎｔｅｃｉｓｉｃｅｉｈｓｌｅｓｉｖｌｅ．Ｏｃａｉａｔｒｌｅｗｉｄｓｅｄ，ｎｉｃｉｎｕｆｅｉｎｏｖｄａｅｎｃｆｃｏ￣ｉｎｐｅｗｄｄｒｔ，ｗａｅ，ｒｉｆｌ，ｓｉｋＣａｅｓｍｅｅｆｃｓｏｅｋｉｅｏｖｓａｎａｌｌａｈｖｏｆｔｎｔｃｎｅｈ
３１３Ｌｏｐ，ｅｉｇ１２１，ｈｎ）．６１５ＰＡｔｏｓＢＯｎ０２１Ｃｉａｒ
Ａｂｔｃ：ｓｒｔａＡｒｌｔｎｌｂｃｓａｔｒｇｃｅｆｉｎｄｌｂｓｄｏｅｍｏｉｅｏｏｉｅｌｔｒｍｏｅａｅｎｂｉｅａｉａａｋｃｔｉｏｆｃｅｔｍｏｅａｅｎｔｄｆｄｃｍｐｓｔｓａｃｕｔｄｌｈｓｂｅｕｌｏｅｎｉｈｉｅｅｔ

复杂海况海面及目标复合电磁散射特性与影响因素研究

复杂海况海面及目标复合电磁散射特性与影响因素研究复杂海况下海杂波信号特征分析在微波遥感、雷达预警探测、海洋参数反演等领域具有重要意义。

本文主要研究复杂海况下包括单纯海面、含内波海面、含破碎浪及泡沫海面以及海面与上方目标复合散射问题,建立了复杂海况电大非线性海面及其上方目标复合散射模型,并对其时变多普勒特性和SAR成像进行了模拟,为更快速准确地进行复杂海况海面探测、目标识别、提高雷达性能提供了理论依据和支撑。

下面对本文的主要内容及特色作以下概括。

1、利用KdV模型模拟了单孤子海洋内波几何剖面及传播特征,利用变系数Gardner模型考虑高阶非线性项的影响,分析单、双孤子的几何剖面及传播特征。

利用波数平衡方程得到了单双孤子内波对海谱的调制作用,从而结合半确定性面元双尺度法模拟了含内波确定性海面的散射特性。

分析讨论了不同的内波参数(振幅、跃层深度和密度差)对内波几何特征及散射强度的影响,并对不同的雷达参数(频率和入射角)对内波散射特征的影响进行了分析。

此外,还讨论了追赶型和相向型双孤立子内波的传播和散射特征,讨论了扰动项对单、双孤子情况下内波剖面和散射特性的影响。

2、针对小擦地角下“海尖峰”现象,首先分析了单个破碎浪局部散射特征,讨论了多路径效应、Brewster角效应对VV极化的抑制作用对破碎浪绕射系数的影响。

结合白冠覆盖率,采用二面角劈模型上覆盖一层随机泡沫粒子建立了含破碎浪及泡沫非线性海面几何模型。

基于几何光学近似的射线理论求解破碎浪及其与周围海面的多径散射,利用阻抗劈等效边缘电磁流方法求解劈边的绕射作用,利用矢量辐射传输理论求解海面泡沫层体散射的影响,结合半确定性面元双尺度方法求解了含破碎浪及泡沫海面的后向散射系数及其空间分布特征,对比了不同角度下考虑破碎浪及泡沫与单纯海面散射系数随风速的变化结果,并分析了破碎浪对舰船尾迹散射特征的影响。

3、利用毛细波相位修正法建立时变海面散射场模型,计算出每一时刻下海面的复回波,通过谱估计方法进而获得这一复序列所对应的多普勒谱,通过多样本平均获得其统计特性,并分析了线性海面与非线性海面的多普勒谱变化。

电磁波的海洋点评

电磁波的海洋点评电磁波是一种在电磁场中传播的波动现象。

它是由电场和磁场相互作用产生的一种能量传递方式。

在自然界中，电磁波无处不在，不仅存在于太空中，还存在于地球上的各个角落，其中海洋中也是电磁波的重要传播介质之一。

本文将以电磁波的海洋点评为主题，探讨电磁波在海洋中的特点、应用和影响等方面。

电磁波在海洋中具有独特的传播特性。

海洋是电磁波的良好传输介质之一，因为海水对电磁波有较好的透明性。

相比于空气，海水中电磁波的传播速度要更快一些。

而对于不同频率的电磁波来说，海水的吸收程度也有所不同。

例如，可见光在海水中传播时会发生散射和吸收，因此海水呈现出不同的颜色。

而较高频率的X射线和伽马射线则会被海水吸收得更快，无法远距离传播。

电磁波在海洋中有着广泛的应用。

海洋中的电磁波在海洋勘探、通信、导航等领域发挥着重要作用。

在海洋勘探中，利用电磁波可以探测到海底地质结构、海洋生物和海洋资源等信息。

通过测量电磁波的反射和散射特性，可以获取到海洋中物体的位置、形态和性质等重要数据。

在海洋通信中，电磁波可以用于无线通信，实现海上船舶和陆地之间的远程通信。

此外，电磁波还可以用于海洋导航系统，如全球定位系统（GPS）等，提供准确的航行定位和导航服务。

然而，电磁波也会对海洋环境产生一定的影响。

首先，电磁波的辐射对海洋生物有一定的影响。

一些海洋生物对电磁波辐射敏感，可能会受到辐射的干扰和伤害。

例如，一些鱼类和海洋哺乳动物的迁徙和导航行为可能会受到电磁波的干扰，从而影响它们的生存和繁衍。

此外，一些海洋生物的感应器官可能会受到电磁波的干扰，影响它们的觅食和捕食行为。

电磁波也可能对海洋生态系统产生一定的影响。

电磁波的传播和应用可能会引起海洋中的能量转移和物质迁移，从而影响海洋生态系统的平衡。

例如，通过海洋勘探中的电磁波传播，可能会产生一定的声波和压力波，对海洋生物和底栖生物的生活环境造成干扰。

此外，一些海洋研究表明，电磁波的辐射可能会影响海洋中的浮游生物和微生物的生长和繁殖，从而影响整个海洋生态系统的稳定性。

电磁波传播在海洋中的特性研究

电磁波传播在海洋中的特性研究近年来，随着科技的不断进步和海洋资源的日益重要性，人们对电磁波在海洋中的传播特性进行了深入研究。

本文将从不同方面探讨电磁波在海洋中的传播特性，包括传播机制、传播路径和传播的影响因素等。

首先，电磁波在海洋中的传播机制是怎样的呢？海洋作为电介质，具有比空气和陆地更高的介电常数，因此对电磁波的传播具有影响。

当电磁波进入海洋时，会发生折射、反射、散射等现象。

折射是指电磁波从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的介电常数不同而改变传播方向。

反射是指电磁波遇到界面时，一部分能量会被反射回来。

散射是指电磁波遇到介质中的不均匀性时，会改变原传播方向，并向各个方向散射。

其次，电磁波在海洋中的传播路径有哪些呢？海洋中电磁波的传播路径主要分为两种：一种是直接传播路径，一种是经过散射和反射等多次传播后抵达接收点。

在浅海区域，由于有海底反射和界面散射的存在，电磁波会在海面和海底之间多次反射与散射，形成复杂的传播路径。

而在深海区域，由于水深较大，电磁波可沿直线传播，没有明显的反射和散射现象。

此外，电磁波在海洋中的传播特性还受到许多因素的影响。

首先是海洋环境因素，如水的温度、盐度、压力等。

这些因素会改变海水的物理特性，从而影响电磁波的传播和吸收。

对于高频电磁波，海水会吸收部分电磁能量，导致传播距离的减小。

其次是海洋底负载和物体的存在。

海洋中的底负载和物体，如海底地形、沉船、岩石等，会导致电磁波的反射和散射，影响电磁波的传播路径和传播损耗。

最后是电磁波的频率和功率。

不同频率的电磁波在海洋中的传播特性不同，以及不同功率的电磁波在海洋中的传播范围和穿透能力也不同。

对于电磁波传播在海洋中的特性研究，尤其是在海洋资源勘探、海洋通信以及海洋环境监测方面有着重要意义。

了解电磁波在海洋中的传播特性，可以帮助我们更好地利用电磁波进行海洋资源勘探和监测工作，提高工作效率和准确性。

另外，对电磁波在海洋中的传播特性有深入研究，有助于海洋通信技术的发展，提高海上通信的可靠性和传输速度。

海面舰船电磁散射特性分析

海面舰船电磁散射特性分析海面舰船电磁散射特性是指在雷达波长范围内，海面舰船对电磁波的反射和散射的特性。

海面舰船电磁散射特性主要与舰船的尺寸、形状、机体结构、表面涂层、材料及目标的方向性、雷达频率等因素有关。

其中，形状和机体结构是影响电磁散射特性的最关键因素。

因此，对于一艘舰船，其电磁散射特性的影响因素应该从这两个方面进行分析。

首先，尺寸和形状对电磁散射特性的影响较大。

舰船的水线长度、宽度、高度和各个部位的流线型对电磁散射的影响不同。

一般来说，舰船的长宽比较小时，其电磁散射特性较差；而长宽比较大的舰船，由于其细长的特点，电磁散射特性能够得到一定的优化。

此外，舰船的平台和驾驶舱等部位的高度也会影响其电磁散射特性。

因此，在舰船的设计中，应该考虑到这些因素，尽可能地降低其电磁散射的强度。

其次，舰船的机体结构也会对电磁散射特性产生重要的影响。

一般来说，舰船的目标散射截面（RCS）主要与舰船的表面特征和反射面积有关。

因此，在选择舰船表面涂层和导电材料时，应该尽可能地保证其平滑度和反射率。

此外，舰船的天线、烟囱、桅杆等部位也会影响其电磁散射特性，需要进行合理的设计和优化。

在雷达波长范围内，舰船的散射比较复杂，不同频率下其散射特性也会有显著差异。

在低频段（VHF、UHF），舰船的目标散射截面主要由反射面积和舰船的表面特征决定，而在高频段（X波段、K波段），舰船的目标散射截面主要由舰船的几何特征和导电率决定。

综合来看，对于设计和优化舰船电磁散射特性，需要考虑舰船的几何结构、表面特征、材料和雷达频率等因素，进行合理的设计和优化。

这样才能有效地降低其电磁散射的强度，提高其隐身性能。

海面舰船电磁散射特性的数据分析需要考虑多个方面，包括舰船的核心参数、雷达特性以及舰船结构等，下面列举几个关键数据进行分析。

1. 舰船的镜像反射比舰船的镜像反射比是指雷达能量射向舰船表面形成的虚像和舰船表面实际反射出的雷达波射线比值，通常表示为dB。

海洋内波对海面电磁散射特性的影响分析

海洋内波对海面电磁散射特性的影响分析魏仪文;郭立新;殷红成【摘要】The internal wave travels beneath the sea surface and modulate the roughness of the sea surface through the wave-current interaction. This makes some dark and bright bands can be observed in the Synthetic Aperture Radar (SAR) images. In this paper, we first establish the profile of the internal wave based on the KdV equations; then, the action balance equation and the wave-current interaction source function are used to modify the sea spectrum; finally, the two-scale theory based facet model is combined with the modified sea spectrum to calculate the scattering characteristics of the sea. We have simulated the scattering coefficient distribution of the sea with an internal wave traveling through. The influence on the scattering coefficients and the Doppler spectra under different internal wave parameters and sea state parameters are analyzed.%海洋内波通常在海面之下传播，并通过波流相互作用影响海洋表面毛细波的分布，在合成孔径雷达(SAR)图像中表现为亮暗相间的纹理。

海浪的非线性电磁散射特性研究

海浪的非线性电磁散射特性研究海浪的非线性电磁散射特性研究引言：海洋是地球表面覆盖最广阔的地区之一，海浪作为海洋表面的一种常见现象，其特性对于海洋气象、海洋工程以及海洋生物等方面都具有重要的影响。

近年来，随着电磁散射理论和技术的不断发展，人们开始逐渐关注海浪与电磁波之间的相互作用，尤其是海浪的非线性电磁散射特性。

一、海浪的非线性电磁散射概述非线性电磁散射是指入射电磁波和散射电磁波之间存在非线性关系的一种现象。

海浪由于其非线性特性，使其散射的电磁波也具有一定的非线性特性。

海浪的非线性电磁散射主要包括散射衰减、二次谐波产生以及散射波的频移等。

1.1 散射衰减散射衰减是指海浪对入射电磁波的衰减作用。

海浪作为一种复杂的介质，其中包含着大量的晶体、溶解气体以及悬浮颗粒等，这些因素会对入射电磁波的传播产生阻碍作用，从而导致电磁波在传播过程中的衰减。

1.2 二次谐波产生二次谐波产生是指海浪与入射电磁波相互作用时，会产生新的频率成分。

根据非线性电磁散射理论，当入射电磁波的频率接近海浪自然频率时，会出现二次谐波。

这种现象在实际应用中可以广泛应用于声纳探测、雷达测距等方面。

1.3 散射波的频移散射波的频移是指入射电磁波由于与海浪相互作用而产生的频率变化。

根据多普勒效应，入射电磁波与海浪产生散射时，由于海浪的运动速度不同于入射电磁波的传播速度，导致散射波的频率发生变化。

这种频移现象可以在雷达测速、激光测距等方面得到广泛应用。

二、影响海浪非线性电磁散射特性的因素海浪的非线性电磁散射特性受到多种因素的影响，下面主要介绍电磁波频率、角度、海浪的形态以及海水成分对海浪的非线性电磁散射特性的影响。

2.1 电磁波频率电磁波的频率是影响非线性电磁散射特性的重要因素之一。

当电磁波的频率与海浪的自然频率相差较大时，散射效应较弱；当频率接近海浪的自然频率时，散射效应较强。

因此，采用适当的频率可以更好地观测和分析海浪的非线性电磁散射特性。

2.2 角度入射电磁波的角度也会对散射特性产生影响。

复杂海况海面及目标复合电磁散射特性与影响因素研究

复杂海况海面及目标复合电磁散射特性与影响因素研究复杂海况海面及目标复合电磁散射特性与影响因素研究引言：海洋是地球表面最大的自然界面，其自然条件多变且复杂。

海况是指海面上的风、浪、涨落、水位等与水平和垂直运动有关的自然因素。

海况的变化会对海洋环境和海洋工程产生重要影响，因此对海况的研究具有重要意义。

电磁散射是指入射电磁波在目标或界面上发生反射、散射、透射等现象，并由此形成电磁辐射的过程。

海洋目标的电磁散射特性及其影响因素的研究对于军事、海洋资源开发、海洋环境监测等领域具有重要的实际应用价值。

一、复杂海况海面的特性和分类1. 风的影响：风在海面上产生波浪，其大小与风速、风向以及海域的水深、海底地貌等因素相关。

强风会引起巨浪，对于海洋活动具有很大的威胁。

2. 涨落的影响：涨潮与落潮会导致水位的变化，进而影响到海况的变化。

3. 潮流的影响：潮流是因地球引力和空间位形变化引起的水动力现象，在海面上形成明显的动态变化。

二、目标复合电磁散射特性的研究1. 入射角与散射：入射角是指电磁波入射到目标表面与法线所成的角度。

入射角的不同会导致电磁波在目标上的散射发生变化。

具体的散射规律需要通过实验和模拟研究来确定。

2. 目标特性与散射：目标的形状、尺寸、材料等特性会影响到电磁波在目标上的散射效应。

大的目标散射能力较强，而小的目标对电磁波具有较弱的散射效应。

3. 频率与散射：电磁波的频率对目标的散射特性产生重要影响，不同频率的电磁波在目标上的反射、散射等效果不同。

4. 组合目标散射：当多个目标同时存在时，它们之间会相互干扰，导致目标散射效应的复杂变化。

组合目标的电磁散射特性的研究涉及到复杂的散射计算以及多目标间相互作用的分析。

三、影响因素的研究与分析1. 风速与目标散射：由于风速直接影响到海面波浪的大小，因此风速与目标散射特性之间存在着密切的关联。

风速的增大会导致海面的波浪增大，从而影响到目标散射的强度。

2. 目标形状与散射：目标的形状决定了其表面的曲率，从而影响了电磁波在目标表面上的散射规律。

海面舰船电磁散射特性分析

ａａｙｅｎｏａｕｂｌｏｃｕｉｎ．ｎｌｚｄａｄｓｍｅｖｌａｅｃｎｌｓｏｓ
Ｋｅｒｓ：ｅｅｔｏａｎｔｃｔｅｉｇ；ｈｅｈｐｃｒｃｅｉｔｃａａｙｉｙｗｏｄｌｃｒｍｇｅｉｓａｔｒｎｔｅｓａｓｉｓ；ｈａａｔｒｓｉｎｌｓｓｃ
（．国人民解放军９４４部队，北秦皇岛０６０２中国人民解放军９４３部队，１中１０河６００；．２９
辽宁葫芦岛１５０；．国家目标特性电重室，京１０３）２０１３北００９
摘要：针对粗糙海面上舰船类超电大尺寸复杂目标电磁散射特性，利用混合面元投影和物理光学法（Ｐ／ＨＰ
第３４卷第９期
２１年９月０２
舰
船
科
学
技
术
Ｖｏ．４，Ｎｏ９１３．
Ｓｐ．，２２ｅ０１
ＳＨＩＣＩＰＳＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
海面舰船电磁散射特性分析
李永新周伟江陈勇。李鸣，，，
Ｐ，出了大量基于“ Ｏ）给四路径 ” 型的计算实例，风速、模从目标结构、面的运动、海目标的微运动等因素对目标与海面
的复合散射特性的影响进行分析，到一些有价值的结论。得
关键词：电磁散射；面舰船；性分析海特中图分类号：Ｕ７．４６５７文献标识码：Ａｄｉ１．４４ｊｉｎ１７７４．０２０．０ｏ：０３０／．ｓ．６２— ６９２１．９０８ｓ文章编号：ｌ７７４（０２００４０６２— ６９２１）９— ０１— ５

时变海面与目标复合电磁散射研究

时变海面与目标复合电磁散射研究时变海面与目标复合电磁散射研究引言时变海面与目标复合电磁散射研究是电磁散射的一个重要研究领域，涉及到海洋遥感、水下目标探测、海洋环境监测等许多应用。

通过深入研究时变海面与目标的相互作用机制，可以提高电磁波在海洋中的传播与散射效果的理解与模拟能力，为相关领域的应用提供重要依据。

一、时变海面的特征时变海面是指海面上的波浪、涡旋、涌浪等形成的时空非均匀性。

一个典型的时变海面可以被看作是由无数个波浪组成的，每个波浪都有自己的振幅、波长和相位。

这些波浪的相互作用会导致整个海面呈现出复杂的时空动态变化。

二、目标的复合电磁散射目标的复合电磁散射是指目标与周围环境（如海面）相互作用后产生的散射电磁波。

目标复合电磁散射的特性与目标的形状、纹理、材料等密切相关。

当目标与时变海面相互作用时，目标的复合电磁散射会受到时变海面的影响，产生额外的散射信号，这种现象被称为目标与海面的相互干扰。

三、时变海面与目标复合电磁散射效应时变海面与目标的相互作用会导致电磁波的多次散射与干涉，增加了散射信号的复杂度。

时变海面可以通过改变目标的有效面积、方向性以及散射模式等，影响目标的复合电磁散射特性。

另一方面，目标的存在也会对海面的散射特性产生影响，例如目标会改变海面的空间频谱、降低散射信号的方向性等。

四、时变海面与目标复合电磁散射的研究方法为了研究时变海面与目标的复合电磁散射效应，研究者通常采用数值模拟、实验室实验以及遥感观测等方法。

数值模拟可以通过建立相应的散射模型和输入合适的参数，计算出目标在不同海况下的复合散射特性。

实验室实验可以通过使用尺度模型和合成材料，模拟目标在波浪水槽中的复合散射过程。

遥感观测则通过利用雷达、卫星等遥感技术，获取大范围的海洋散射数据，从而揭示时变海面与目标复合散射特性的统计规律。

五、时变海面与目标复合电磁散射的应用时变海面与目标复合电磁散射研究在许多应用领域有着重要价值。

例如，在海洋遥感领域，研究时变海面与目标复合散射可以帮助识别、定位和监测海洋目标，例如船只、海洋平台等。

海洋环境对雷达海杂波后向散射特性影响分析_盛夏

收稿日期： 2011－06－14 ；修回日期： 2012－01－08
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仿真计算模型
现有的杂波后向散射系数模型包括两大类：一类是基于试验数据分析拟合建立的模型，如 HYB （ Hybrid ）、 GIT （ Georgia Institute of Technology ）、 TSC （ Technology Service Corporation ）、 Morchin 模型等［ 1］；另一类是基于粗糙面散射理论建立的模型（以下简称
0 0 0 0 σ = σS + σB ，其中 σS 为大尺度粗糙面的贡献， σB 为应 0
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仿真计算结论及分析
利用上节所述雷达海杂波后向散射关系模型，对风速、风向、有效波高、降水以及油污情况对 K 波段雷达后向散射系数影响情况进行了仿真计算和分析。 3． 1 风速对海杂波后向散射特性影响 5°、 10 ° 、在使用环境为逆风，入射角分别为 1°、
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此外，可以看出，入射角对风速与后向散射系数关而在风速大时则相系的影响在风速较小时更为突出，对较小。海面风速在 20m / s 条件下，入射角为 1° 和 60 ° 时的后向散射系数之差仅是风速为 1m / s 时的三分之一。也就是说，随着风速的增加，海表面的反射性趋 7］，向于遵循兰伯特定律［即海杂波仅由海表面的漫反射系统决定，而与入射角等参数的相关性大大降低。 3． 2 风向对海杂波后向散射特性影响风向对雷达后向散射系数的影响，不但取决于风向本身，还与雷达波照射方位角有关。因此，使用入射雷达波在水平面上的投影与风向的夹角（即相对方位角）来代替风向，以量化风的方向性对雷达后向散射系数的影响。

电磁波在海水中的传播研究

电磁波在海水中的传播研究摘要：在人们认识到超长波用于潜艇通讯的可行性和极长波在海洋深处核潜艇通讯中应用的可能性，并将两种可能成功的转化为实际后，海水中电磁波的传播性能问题受到人们的高度关注。

在此背景下，本文针对电磁波在海水中的传播问题展开研究，希望可以为推动电磁波在海洋研究中更广泛的应用做出贡献。

关键词：电磁波；海水；传播随着声波在水下无线通信中应用的缺陷逐渐显现，电磁波在海洋无线通讯中成功应用的案例不断增多，人们开始对电磁波在海水中的传播展开研究，人们发现，在海水高介电常数和高导电率的影响下，电磁波在海水中的传播衰减量相比在空气中要明显更多，但在传播速度方面优势一直比较稳定。

一、电磁波在导电媒质中的传播现阶段人们已经发现，导电媒质电荷分布的体密度在电磁波传播的过程中会发生改变，这种变化除在导电媒质电荷分布密度为0的情况外均存在；另外，导电媒质中传播电磁波会直接导致振幅出现下滑现象，原本同相的磁场强度矢量和电场关系发生变化，电场和磁场的强度差额进一步扩大，磁场能量成为电磁波能量中最重要的能量，反流、散射等原本不存在的现象也随之发生。

考虑到海水是一种特殊的均匀导电媒质，其具有恒定的温度，而电磁波在海水中传播过程，虽然与在空气中传播存在一定的差异，但仍要符合MaxWell方程组和对应辅助方程的关系要求，所以在对电磁波在海水中的传播特性进行研究的过程中，可以将电磁波等同于简谐波，此时海水作为均匀导电媒质，电荷体密度可以直接被视为0，在此时将电磁波在海水中的传播带入MaxWell方程组和对应辅助方程则可以发现电磁波在水下传播常数的平方可以通过表示，其中代表角频率；代表磁导率；代表介质的介电常数；代表电流密度矢量；代表海水电导率。

二、电磁波在海水中传播特性的特性分析（一）从具体的参数变化分析海水中电磁波的传播特性电磁波在海水中的传播特性要通过多种参数进行集中反应，目前以下几种因素是评估电磁波传播特性过程中最常用的参数。

海水中电磁波传播特性的研究

海水中电磁波传播特性的研究摘要：利用电磁场传播所满足的Maxwell 方程组，计算和分析出电磁波在导电媒质中传播时的特征；并以海水为例，得出一些有意义的结论，为海水中通信、信号探测、引信研究等方面工作提供理论依据。

关键词：导电媒质；电磁波；传播一 .前言对海水中一般性的电磁问题已进行过初步的讨论分析，尽管只有低频电磁波在海水中能传播可观的距离，但电磁波在其中传播时所呈现出来的性质和在普通绝缘媒质中有很大的区别。

正是这些特异性质引起了广泛的关注，并且已开始在众多应用中得到体现。

以电磁场传播所满足的Maxwell 方程组为出发点，计算和分析了电磁波在导电媒质中传播时的一些特征，并以海水这种导电媒质为例，分析了电磁波在其中传播时的特征，得到一些有意义的结论。

二. 主体1 电磁波传播时导电媒质中电荷的分布特征对于均匀的导电媒质，根据以下方程：电流连续方程91610()N σε-≈⨯Ω 欧姆定律的微分形式 j E σ= 介质中的高斯定理 E ρε∇=其中：j 为电流密度矢量；ρ为电荷分布体密度；ε为介质的电容率。

可得出导电媒质中的电荷分布体密度满足微分方程：tρρσε∂=-∂从而解得任意时刻的电荷体密度为： 0()0()t t t eσερρ--=可见：电磁波经过时，导电媒质中的电荷分布的体密度随时间呈指数衰减,若初始时电荷体密度为0，则以后保持为0，与有无电磁波在其中传播无关。

由各种导电媒质的σ、ε可以计算ρ的衰减快慢。

例如海水，取14.4()m σ-=Ω ，90.710/N m ε-=⨯，可以计算91610()N σε-≈⨯Ω ，可见其衰减是很快的，也就是说，在均匀导电媒质中不可能有净的自由电荷出现。

衰减的电荷实际上是在定向运动，必将在导电媒质表面和非均匀处重新出现。

2 电磁波在导电媒质中的传播特征电磁波在导电媒质中传播时，振幅不断衰减，电场和磁场强度矢量不再同相，存在色散现象；同时磁场强度比电场强度大得多，电磁波能量中以磁场能量为主，且传播时存在返流现象，这是电磁波在导电媒质中传播时出现的特殊性质。

动态介质海面电磁散射特性及参数反演研究的开题报告

动态介质海面电磁散射特性及参数反演研究的开题报告一、研究背景和意义随着现代科技的发展，电磁散射技术在水下探测、石油勘探等领域得到广泛的应用。

其中，海面电磁散射技术的研究是海上电磁散射领域的一个重点。

海面电磁散射技术可以利用雷达或者其他电磁波源在海面下进行探测，可以获取海洋底部的信息，包括海床类型、物质结构等等。

同时，海面电磁散射技术在海上通信、导航、遥感等领域也有着广泛的应用。

因此，对海面电磁散射技术的研究具有非常重要的意义。

目前，对于静态介质下的电磁散射已经有了比较理论的研究，而对于动态介质下的海洋环境还存在许多不确定性。

由于海洋环境存在着波浪等动态因素，这些因素会对电磁波的传播、反射、折射等产生影响，因此需要深入研究动态介质下的海面电磁散射特性。

二、研究目标和内容本研究的目标是深入研究动态介质海面电磁散射的特性及其参数反演方法，探索合适的反演算法以及数据处理方法，使其能够广泛应用于海洋底部探测和海上通信等领域。

具体研究内容包括：1.对动态介质海洋环境下的电磁波传播特性进行探究，以及电磁波在海面上的反射、折射和散射现象的理论分析和模拟；2.研究动态介质条件下的电磁散射的参数反演方法，探讨合适的反演算法，并进行实验验证；3.利用研究得到的反演算法和数据处理方法，进行海洋底部探测和海上通信等应用实验，以验证该算法的可靠性和有效性。

三、研究方法和技术路线本研究主要采用理论分析、数值模拟、实验验证等方法，具体技术路线为：1.根据Maxwell方程和Kirchhoff散射理论，建立动态介质海面电磁散射的数学模型；2.采用FDTD法（时域有限差分法）对电磁波传播、反射、折射和散射进行数值模拟；3.针对研究目的，选择不同的反演算法，并进行实验验证；4.利用反演算法和数据处理方法，进行实际海上探测和通信等应用实验。

四、研究预期成果和意义通过本研究的理论分析和实验研究，预计可以取得以下成果：1.对于动态介质海面电磁散射的传播、反射、折射等特性有一个更加深入的理解；2.针对动态介质海面电磁散射的参数反演方法，提出一种能够更加准确和高效的反演算法；3.在海洋底部探测、海上通信等领域，提供一种新的、可靠的技术手段，为海洋领域的发展做出贡献。

不同海情海面与目标复合电磁散射理论与实验研究的开题报告

不同海情海面与目标复合电磁散射理论与实验研究
的开题报告
一、选题背景：
海洋航行和海上作业常常需要准确识别和定位海面目标，如船只、
人员、设备等，而复合电磁散射技术已经成为一种有效的手段。

复合电
磁散射是指当目标距离远大于电磁波波长时，目标表面出现同一点同时
反射多条电磁波，产生相互干涉效应的散射现象。

对于不同种类的海面
目标，其电磁波的反射和干涉效应也会不同，因此需要进行深入的研究。

二、研究内容：
本课题拟通过理论分析和实际测试相结合的方法，对不同海情海面
与目标的复合电磁散射特性进行深入研究，具体内容如下：
1.分析各种海情海面（如海洋中的波浪、潮汐、海流等）对电磁波
的传播和反射散射的影响，建立海情海面的数学模型；
2.研究不同种类的海上目标（如战舰、货船、浮标、浮筒等）对电
磁波的反射和散射的特性，建立目标模型，并模拟计算不同角度、距离
和波长下的电磁波散射场；
3.通过实验测试验证理论分析的结果，采用雷达、卫星等设备对海
情海面和目标进行测量，并分析实验数据，探究海情海面和目标的电磁
散射规律；
4.设计并制造符合实际海况条件的海洋航行及作业场景，对现有复
合电磁散射技术进行性能测试，验证其在海洋环境下的可行性和有效性。

三、研究意义：
随着近年来海洋经济的快速发展，海事领域对高效、精准的目标探测和定位的需求日益增大。

海洋环境复杂多变，而复合电磁散射技术具有清晰、准确的目标识别和定位优势，在海事领域应用前景广阔。

本课题将对不同海情海面和目标的电磁散射特性进行深入研究，可以为海洋航行、海上作业、海洋资源勘探等领域提供基础研究支持，也有助于提高我国海事科技水平和竞争能力。