海面电磁与光散射特性研究
海面上电大尺寸目标电磁散射特性研究
ｏ ｒ ／ Ｗ ｅ ｉ ｊ ｉ ｅ ， Ｌ Ｉ ＵＰ ｉ ｎ ｇ ， ＧＵ Ａ ＮＸｉ ａ ｏ ｄ ｏ ｎ ｇ ， Ｗ Ａ ＮＧ Ｊ ｉ ｏ ｎ ｇ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｎ ｅ ｗ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｓ ｃ ａ ｔ ｔ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｎ ｏ ｃ ｅ ａ ｎ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ － ｃ ｅ ．
・ ３ ６ ２・
现 代 导 航
２ ０ １ ３笠
海面上 电大尺寸 目标 电磁散射特性研 究
姬伟 杰 ，刘平 ，关晓 东，王炯
（ 空军西安飞行学院，西安 ７ １ ０ ３ ０ ６ ）
摘 要： 基 于几何光学法（ Ｇ Ｏ） 、 物理光学法（ Ｐ Ｏ） 、 射线弹跳法（ Ｓ Ｂ Ｒ） 和等效 电流法（ ＭＥ Ｃ） ， 提 出了一种快速计算金属海面上电大尺寸 目 标 电磁散射的解析算法。该算法考虑 了阴影效应，运 用Ｇ Ｏ ／ Ｐ Ｏ ＋ Ｓ Ｂ Ｒ计算 了目 标与海面的镜面反射以及它们之 间的多次相互作用，并运用 ＭＥ Ｃ计算 了目标的棱边绕射 以改进计算结果。 应用该算法计算了平板上方规则金属 目 标的双站雷达散射截 面 （ Ｒ Ｃ Ｓ） ，并 与传统矩 量法 （ Ｍｏ Ｍ ）进行 比较 ，验证 了算法的有效性 。最后 ，计 算 了 Ｐ Ｍ （ Ｐ ｉ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ ． Ｍｏ ｓ ｋ ｏ ｗ ｉ ｔ ｚ ） 海浪谱的随机海洋粗糙面上舰船模型 目标的散射特性，并对计算结果进行 了分析 ，讨论 了海洋面以及入射波参数对散射结果的影响。 关键词：几何光学法； 物理光学法； 射线弹跳法； 等效 电流法；阴影效应； 棱边绕射
海洋光学ocean optics原理
海洋光学（Ocean Optics）是研究海洋中光的传播、相互作用和应用的一门学科。
它涉及到海水中光的吸收、散射、透射等多种光学现象，对于认识海洋的光学特性和开发海洋光学仪器具有重要意义。
本文将介绍海洋光学的原理，包括海水中光的传播规律、海水的吸收和散射特性，以及海洋光学在海洋科学和环境监测中的应用。
一、海水中光的传播规律海水是一种具有吸收、散射和透射能力的介质，其光学性质主要受水体成分和悬浮物的影响。
在海水中，光的传播受到多种因素的影响，包括入射光的波长、水质、水深等。
光在海水中的传播过程可以用光传播的基本原理来解释和描述，其核心是光的吸收、散射和透射。
1. 光的吸收：海水中的吸收主要是由水分子和溶解态和颗粒态有机物质引起的。
在可见光波段，蓝色光比红色光在海水中更容易被吸收，这也是海水呈现出蓝色的原因之一。
2. 光的散射：海水中的散射主要是由溶解和悬浮的微粒引起的。
根据散射光的波长和传播方向的不同，可以将海水中的散射分为瑞利散射、米氏散射和非选择性散射等不同类型。
3. 光的透射：海水对光的透射影响受到吸收和散射的共同作用，当光在海水中传播时，会发生吸收和散射现象，导致光强度逐渐减弱，直至最终衰减至无穷小。
二、海水的吸收和散射特性海水中的吸收和散射特性是海洋光学研究的重点之一。
海水中的吸收和散射过程不仅受到水质、水温、盐度等因素的影响，还受到气候、地理、季节等多种因素的影响。
1. 水质的影响：海水中悬浮物的浓度和颗粒的大小对光的吸收和散射起着重要作用。
一般来说，海水中悬浮物含量越高，光的吸收和散射就越明显。
2. 水温和盐度的影响：水温和盐度对海水的光学性质有一定影响，其中水温会影响到海水的折射率，而盐度对海水的透射性能产生一定的影响。
3. 天气和地理的影响：天气和地理因素也对海水的光学特性有一定影响，例如气候条件的变化、水深的不同，都会影响到海水的光学性质。
三、海洋光学在海洋科学和环境监测中的应用海洋光学的研究成果在海洋科学和环境监测领域有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1. 海洋物理学研究：海洋光学技术可以用于测量海水的透明度、悬浮物浓度、叶绿素浓度等参数，为海洋物理学的研究提供了重要的数据支持。
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。
多径条件下舰船目标散射特性分析与实验
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ 。 ２ ０ ９ ５ — ５ ８ ３ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ ０ １
多径条件下舰船 目标 散射 特性分析与实验
卢建斌 ， 席 泽敏 ， 张明敏
（ 海军工程大 学 电子工程学院， 武 汉４ ３ ０ ０ ３ ３ ）
第２ ７ 卷 第３ 期 ２ ０ １ ３ 年０ ６ 月
空 军 预 警 学 院 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ａｉ ｒ Ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ Ｅ ａ ｒ ｌ ｙ Ｗａ ｍｉ ｎ ｇ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ
Ｖ＿ ０ １ ． ２ ７ ＮＯ． ３ Ｊ ｕｎ． ２０１ ３
摘
要： 岸基 对 海 雷 达探 测 舰 船 目标 时会 受 到起 伏 海 面 的 影响 ， 形 成 电磁 波传 播 的 多径 效 应 ， 对 舰 船 目标 雷
达 散 射特 性 产 生影 响 ．根 据 电磁 波 传播 的四路 径 模 型 ， 提 出一 种 多径 条件 下舰船 目标散 射 特 性 的统 计分 析 方 法 ，
的统 计 分 析方 法 ， 指 出 了起 伏 海 面雷 达 目标 回波
功率 的影 响程 度 ．
１ 多径条件下 电磁 波传 播模 型
假设 某对 海雷达位 于海面 上方高度 ｈ ， 目
标 所 处 的高 度 为 ｈ ， ， 雷 达 与 被 探 测 目标 间 水 平
距 离 为 ｏ， 并且 Ｒ ０ ＞ ＞ｈ ，Ｒ ０ ＞ ＞ｈ ． 这 样 由雷 达
ห้องสมุดไป่ตู้信号 产 生一定 的差异 ， 特别 是海 面上 的舰船 目
标， 不 可 避 免 地 会 受 到 起 伏 海 面 的影 响 ， 目标 与
第四章 海面微波散射
n 介质边界面的法向单位矢量， E(r),H(r)
s 介质的本质阻抗，
边界面上的总电磁场强度。
只要求出边界面上的电场和磁场，就能求出散射场。
基尔霍夫近似方法的基本假设是：在表面的任何一 点都产生平面界面的反射。也就是说，将某一局部 区域的表面看成是一个平面。因此，当粗糙面任意 点曲率半径远大于入射波长和粗糙面高度起伏的相 关长度时，采用基尔霍夫近似方法是有效的。
hs xsinsycoss v s h s n s x c o ss c o ss y c o ss s i n s z s i n s
• 求解基尔霍夫方法的矢量表达式的依据是格林
矢量第二定理，该定理表述如下：以封闭面为
边界的无源区内任意一点的散射场，可以用与
表面相切的场来表示，数学表达式如下
对于平面分界面，入射波被反射到镜像方向，因此，对于单 站雷达系统，即用同一个天线进行收、发，则除非是垂直方 向，否则接收不到任何反射波。
海面是不平坦的，其粗糙度谱跨越5个数量级，涌浪swell波长 达几百米，风生的海浪波长从几十米到1厘米左右，而短毛细 波的波长只有几个毫米。
然而，海面的均方根斜率通常是较小的，因此大多数入射波 仍被反射到镜像方向，而海面粗糙度的出现，使得小部分的 入射波散射到其它所有方向，我们尤其关注后向散射方向的 散射波。
另散射场也可以用多个幅度未知的平面波叠加来表示（即傅里叶 变换）。
微扰法的解分为0阶，1阶，2阶，…..
(0)(1 )(2)...
其中0阶解对应平面反射（相干反射），1阶解即Bragg反射机制 （非相干反射），2阶解是对相干反射的最低阶矫正，它是能量守 恒的重要保证。
• 在入射介质中的双基地散射系数是
3.1 经典的粗糙面散射法之一－KA
电磁波散射特性研究及其应用
电磁波散射特性研究及其应用电磁波在空间传播时会与物体发生相互作用，由此出现电磁波散射现象。
研究电磁波散射特性，对于应对电磁干扰、雷达侦测、地球探测和遥感探测等应用具有重要意义。
1.电磁波散射的基本概念散射是指电磁波在经过介质界面等物体表面，由于介质的参量突变及物体表面粗糙程度和形状的差异等原因，电场分布和电磁波的传输方向发生变化。
电磁波的散射过程，根据物体的形状和尺寸对电磁波强度的影响，可以分为几何光学散射、绕射散射和反向散射等多种类型。
其中，几何光学散射是针对大尺度物体，一般为大于波长五倍时的物体，其散射过程可用光学模型描述。
而绕射散射和反向散射则是针对介质散射场中的微观尺度物体，如土壤的松散颗粒、海面的波纹等，需要借助电磁理论和数值计算等手段。
2.电磁波散射特性研究的方法电磁波散射特性的研究，主要是利用微波和毫米波等频段的电磁波进行物体散射场的实测和模拟。
实测方面，需要借助散射计和雷达等装置对散射目标进行探测和观测，得到散射场的强度和散射参数等数据，然后进行数据处理和分析，提取物体散射特性。
模拟方面，一般采用计算电磁学方法，如边界元法、有限元法和时域积分方程法等，以数值计算的形式对目标物体的散射场进行计算和模拟，得到物体的散射横截面、散射图像等特征参数和信息。
3.电磁波散射特性的应用电磁波散射特性是许多领域的重要研究课题，其应用与实际问题密切相关。
3.1雷达侦测雷达是用电磁波进行物体侦测和跟踪的重要手段。
在雷达应用中，电磁波经过被研究物体的散射和反射，被雷达接收并处理，从而得到物体的位置、形状、速度等信息。
研究散射特性，可以提高雷达探测的精度和可靠性。
3.2地球探测电磁波散射在地球探测中也有着广泛的应用。
例如，采用合成孔径雷达（SAR）、雷达高程计（RHC）等技术，可以实现地形地貌等地球表面特征的精确测量和获取。
3.3遥感探测遥感技术是指利用大气透射和物体向空间辐射的电磁波信号，对地球或海洋表面及其下部进行接收和分析，获取其空间和时间信息等的技术。
海洋环境水下电磁场相关特性分析
海洋环境水下电磁场相关特性分析I. 绪论A. 研究背景B. 研究现状C. 研究目的和意义II. 水下电磁场的基本概念A. 电磁场的基本概念B. 水下电磁场的类型及特征C. 水下电磁场在海洋环境中的应用III. 水下电磁场的特性分析A. 水下电磁场的传播特性B. 水下电磁场的时频特性C. 水下电磁场的空间特性IV. 水下电磁场的对海洋环境的影响A. 水下电磁场对海洋生态系统的影响B. 水下电磁场对海洋资源的影响C. 水下电磁场与海洋环境监测的关系V. 水下电磁场监测与防护A. 水下电磁场监测技术B. 水下电磁场防护技术C. 水下电磁场监测与防护未来发展趋势VI. 结论A. 研究总结B. 研究不足和展望C. 研究成果及应用前景第一章：绪论A. 研究背景随着现代技术的发展和海洋资源的日益紧缺，人类对海洋环境的探索与开发越来越深入。
海洋环境中的电磁场作为一种重要的物理环境因素，对海洋生态系统和海洋资源的影响越来越引起人们的注意。
因此，对水下电磁场相关特性的深入研究已成为海洋环境领域的热点和难点之一。
B. 研究现状目前，国内外的学者们在水下电磁场的研究领域已经取得了一系列的重要成果。
例如，有关水下电磁场传播特性和时频特性的理论研究，相关的实验和数值模拟研究，还有水下电磁场的检测和监测技术的研究等。
这些内容丰富了人们对水下电磁场相关特性的认识，并且增强了人们对水下电磁场与海洋环境之间关系的理解。
C. 研究目的和意义水下电磁场对海洋环境产生的影响与日俱增，但人们对其了解仍然不够深入，因此本文旨在深入分析水下电磁场的相关特性，探讨水下电磁场对海洋生态系统和海洋资源的影响，评价水下电磁场在海洋环境监测中的价值，并且提出水下电磁场防护建议。
这些研究将对深入理解和保护海洋环境以及发展海洋经济产生积极的推动作用。
本章节通过引入研究背景、概述研究现状和阐述研究目的和意义，为本文的研究内容提供了基础。
本文旨在对水下电磁场相关特性进行深入探究，期望能够为了解和保护海洋环境、发展海洋经济产生积极推动作用。
海杂波电磁散射建模
海杂波电磁散射建模引言海洋是地球上最广阔的自然系统之一，对海洋环境的研究有助于我们更好地理解和保护海洋资源。
海洋电磁散射是海洋物理学中的重要研究内容，它可以提供海洋表面的信息，如波浪高度、风速和海浪频谱等。
在海洋电磁散射研究中，海杂波电磁散射建模是一种常用的方法，本文将对海杂波电磁散射建模进行探讨。
一、海杂波电磁散射的基本原理海杂波电磁散射是指当电磁波遇到海面时，由于海面存在不均匀性和波浪等因素的影响，电磁波会发生散射现象。
海洋表面的粗糙度是导致海杂波电磁散射的主要因素之一。
海面的不规则波浪会导致电磁波在海面上发生反射、折射和散射等现象，这些现象使得电磁波的传播路径变得复杂，从而导致电磁波的散射。
二、海杂波电磁散射建模的方法海杂波电磁散射建模是通过数学模型来描述海洋表面的电磁散射现象。
常见的海杂波电磁散射建模方法包括传统方法和计算方法。
1. 传统方法传统方法是指通过数学模型来描述海洋表面的粗糙度和波浪谱等参数，然后根据这些参数计算电磁波的散射特性。
传统方法主要包括几何光学法、物理光学法和微波散射理论等。
几何光学法是一种基于几何光学原理的建模方法，它假设电磁波在海洋表面的散射过程中，与海面上的不规则波浪相交时，只考虑波峰和波谷处的散射。
几何光学法适用于电磁波波长远大于海面粗糙度的情况。
物理光学法是一种基于光的物理性质的建模方法，它考虑了电磁波在海洋表面的散射过程中的折射和反射等现象。
物理光学法适用于电磁波波长与海面粗糙度相当的情况。
微波散射理论是一种基于电磁场的分布和辐射特性的建模方法，它通过求解麦克斯韦方程组来描述电磁波在海洋表面的散射过程。
微波散射理论适用于电磁波波长与海面粗糙度相比较小的情况。
2. 计算方法计算方法是指通过计算机模拟来描述海洋表面的电磁散射现象。
计算方法主要包括有限差分法、边界元法和有限元法等。
有限差分法是一种基于差分近似的建模方法，它将海洋表面的电磁散射问题离散化为差分方程，并通过迭代求解差分方程来计算电磁波的散射特性。
舰船水下电磁场国外研究现状
舰船水下电磁场国外研究现状随着现代科学技术的发展，水下电磁场已成为研究的热点之一。
尤其是对于舰船水下电磁场的研究，既对军事防御具有重要的作用，也对海洋环境污染等方面具有重要的意义。
本文将介绍国外关于舰船水下电磁场的研究现状。
在国外，舰船水下电磁场的研究主要集中在以下几个方面：1. 舰船水下电磁场的辐射和散射特性舰船在水中运动时会产生电磁辐射场和散射场，这些场照射到目标物体表面时，会引起电磁波在目标物体内部的传播和反射，从而影响目标的探测和定位。
因此，研究舰船水下电磁场的辐射和散射特性对于提高目标探测和定位的精度具有重要的作用。
2. 舰船所产生的水下噪声舰船在水中运行时，会产生各种噪声，如机械噪声、水流噪声等。
这些噪声会对海洋环境造成影响，甚至会对海洋动物的生态环境造成负面影响。
因此，研究舰船所产生的水下噪声对于保护海洋环境和维护生态平衡具有重要的意义。
3. 舰船电磁兼容性问题舰船上的电磁设备会产生电磁场干扰，可能会对其他设备产生影响，甚至会对舰船自身的正常运行产生影响。
因此，研究舰船电磁兼容性问题对于保证舰船设备的正常运转和防止电磁干扰具有重要的作用。
4. 舰船水下电磁场的控制和减弱舰船在水中运行时产生的电磁辐射场和散射场会对目标物体造成影响，甚至可能会暴露自身位置。
因此，研究如何控制和减弱舰船水下电磁场对于保证军事防御具有重要的作用。
总之，在国外，舰船水下电磁场的研究已成为一个重要的课题。
未来，随着科学技术的不断发展，舰船水下电磁场的研究领域也将不断拓展和深入。
以下是关于舰船水下电磁场的国内外研究数据和分析：1. 舰船水下电磁场的频率和强度根据国内外的研究数据统计，舰船水下电磁场的主要频率为10 Hz到10 kHz，强度为0.1 mT到10 mT。
其中，低频电磁场对于海洋生物的影响较大，高频电磁场对于目标的探测和定位更有利。
2. 舰船水下电磁场的控制和减弱技术国外在舰船水下电磁场的控制和减弱技术上取得了较为显著的进展。
一维带限Weierstrass分形海面电磁散射的矩量法研究
第２ ６期
２１ ０ １年 ９月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ．１ Ｎｏ ２ Ｓｅ ２ １ １ １ ．６ ｐ． ０１
ｌ７ — １ １ （ ０ １ ２ — ３９ ０ ６ １ ８５ ２ １ ）６ ６ １ —５
Ｓ ｉｎｃ ｃ ｏ ｏ ｙ ａ ｇ ｎ ｅｉ ｇ ｃｅ ｅ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ｎｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
究 的热 门课 题 ＿ ｊ ｌ 。如 海 面通信 会受 到海 面粗 糙度
的影 响 ， 无 线 海 洋 学 中 ， 过 雷 达 接 收 到 海 杂 波 在 通 来 探测 海 浪特性 ； 红外 、 见 光 遥感 中 ， 可 利用 目标 表 面对光 波 的散射 获 得 数 据 以识 别 目标 形 态 和 特 征 ； 再 如对 人体 组织 的超 声 波 散射 ， 糙 金 属 表 面 的光 粗
摘
要
采用 一维带限 Ｗｅｅｓａｓ ｉ ｔ ｓ 分形 函数来模拟实 际的分形 海面， ｒｒ 依据海 水的介 电特 性， 运用 矩量法研 究 了锥形 波入射 一
维 带限 Ｗｅｅ ｔ ｓ 分形海面 的电磁散 射特 性。通过数值计算得到 了散射 系数 随散 射角的变化曲线， ｉｒｒ ｓ ｓａ 讨论 了风速 、 维、 分 海水盐 含量 、 入射波频率对散射 系数 的影响， 得到 了一维带 限 Ｗｅｅｓａｓ 形海面 散射 系数 的基本 特征 、 ｉ ｔｓ 分 ｒｒ 分形特 征和 随频率 变化特 征。结果表 明， 风速 、 维和 入射波频率对散射 系数有 显著 影响， 分 而海水盐含量对 散射 系数 的影响较 小。 关键 词 电磁散射 一维带 限 Ｗｅｅｓａｓ ｉ ｔ ｓ 分形海面 ｒｒ 共轭梯度 法 矩量法 散射 系数
大入射角情况下海面包含二面角反射器碎浪模型的电磁散射分析
大入射角情况下海面包含二面角反射器碎浪模型的电磁散射分析罗根【摘要】根据高分辨率雷达实测数据,在大入射角情况下,海面后向散射往往会出现强散射和大多普勒频移的现象,这些现象被认为是由波浪破碎引起的.在楔结构的基础上,本文提出了一个二面角反射器碎浪模型.运用物理光学法,对该模型进行电磁散射分析,结果表明,该模型可以体现水平极化的后向散射增强和高极化比现象.通过运用斜率判据,可以获得类似于真实海面情况的破碎点分布.结合双尺度方法,计算了包含碎浪模型的海面后向散射系数,结果表明该模型能够增强HH极化的散射强度,使其更符合实测数据,而对VV极化修正效果不明显.同时,考虑Bragg相速度,面元轨道运动和风驱漂流速度,计算了包含碎浪的海面多普勒谱,得到的结果也在也有很大的提高.%A ccording to the high-resolution radar data, backscattering scattering of sea surfaces may give rise to phenomena of strong scattering and large Doppler offsets for HH polarization at large incident angles, which are usually considered to be caused by breaking waves.A new Dihedral Corner reflector model based on the Wedge of Lyzenga for breaking wave at LGA is proposed in this paper.Analyzed by the method of Physical Optics, this model can indicate the backscattering enhancement for HH component and the increment of polarization ratios.By using the slope criterion, the breaking points distribution which is similar with the real situation on the sea surface is obtained.The backscattering coefficients of sea surface wi th breaking wave are calculated by the two-scale method (TSM).The results indicate the breaking wave model can enhance theintensity of HH polarization, which is more agreeable with experimental data.For VV polarization, the revision from the breaking wave is not very obvious.At the same time, considering the Bragg phase velocity, orbital motion of facets and wind drift, the Doppler Spectrum of sea surface with breaking wave is simulated and a good improvement is obtained.【期刊名称】《江西科技师范大学学报》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】7页(P89-95)【关键词】电磁散射;碎浪;二面角反射器【作者】罗根【作者单位】江西科技师范大学光电子与通信重点实验室,江西南昌 330038【正文语种】中文【中图分类】O451一、引言一直以来，科学家都在致力于海面电磁散射的研究，很多电磁散射方法也被提出来。
基于高频混合方法的海上目标电磁散射特性分析
基于 高频混合方法的海上 目标 电磁 散射特性分析
崔 凯 许 小剑 毛士 艺
北京 １０８１ ０ ０ ３ （ 北京航 空航天大学 电子信 息工程 学院
摘
要： 三面 空腔反射器是一种特 殊的反射结构 ， 空腔内的多次散射是形成其雷达散射截面（ ｃ ） ａ ｓ的主要贡献之一 。
该文在计算机 图形学裁剪的基础上，改进 了现有的区域投影方法 ，结合物理光 学法和阻抗边界条件，分析 了正确处 理 目标几何结构的遮挡和消隐之后三面 空腔 反射器 内的多次散射机理 。 最后 ， 将阻抗边界条件扩展到海上环境 ，对 两类带有反射器 结构的海上舰船简化模 型进行 了 ＲＣ Ｓ计算与分析 。结果表 明，海面与 目标之 间以及 目标 内部的多 次散射作用在 一定情况下可形成明显的散射特征 。
关 键 词 。 雷达 散射 截 面 ；三 面 空 腔 反射 器 ； 多 次散 射 ；区 域 投 影 法
中图分类号：Ｔ ０１ Ｎ １
文献标识码 ：Ａ
文章编号：１０ ８６２０）６１０－ ０９ ９（０８０－ ００ ５ ５ ４
ＥＭ ｃ ｓ ａ ｔ ｒ ｎ ｆＳ ｍ ｐｌ ｅ ｈ ｐ Ｍ ｏ ｌｏ ｅ ｅ ｕ ｆ ｃ Ｂａ ｋ ｃ ｔ ｅ ｉ ｇ ｏ ｉ ｉ ｄ Ｓ ｉ ｉ ｆ ｄｅ ｖ ｒ Ｓ ａ Ｓ ｒ ａ ｅ
风驱时变海面极化电磁散射与多普勒谱研究
风驱时变海面极化电磁散射与多普勒谱研究风驱时变海面极化电磁散射与多普勒谱研究引言近年来，随着雷达技术和气象学的发展，人们对气象雷达在大气和海洋科学中的应用越来越感兴趣。
其中，风驱引起的时变海面极化电磁散射与多普勒谱研究是一个重要领域。
本文将详细探讨该研究领域的背景、主要研究内容、方法和应用前景。
背景海洋表面是地球气候系统中一个重要的界面，它是大气和海洋之间相互作用的场所。
对海洋表面的研究有助于我们更好地理解气候变化和大气海洋相互作用过程。
雷达技术在观测和研究海洋表面中发挥着重要作用，特别是对于风驱引起的时变海面极化电磁散射与多普勒谱的研究。
主要研究内容风驱引起的时变海面极化电磁散射与多普勒谱的研究主要包括以下几个方面：1. 风速与电磁散射：风速是海面波浪形成和演变的重要因素。
海面上的气动力学过程与海面波浪的性质和分布密切相关。
通过对风速与电磁散射特性的研究，可以深入理解风速对海面波浪产生的影响以及波浪与电磁散射之间的相互关系。
2. 风向与电磁散射：风向也是影响海面波浪性质的一个关键因素。
风驱引起的海面波浪会对电磁波的传播和散射产生影响，特别是对不同极化方向的散射。
通过对不同风向下电磁散射的研究，可以提高对海面波浪的理解和预测。
3. 多普勒谱研究：多普勒效应是利用雷达技术对运动目标的速度进行测量的重要方法。
在风驱引起的时变海面极化电磁散射研究中，多普勒谱的分析和研究可以提供关于海面波浪运动特性、风速和风向的重要信息。
方法在风驱引起的时变海面极化电磁散射与多普勒谱研究中，通常会采用雷达观测、数值模拟和数据分析等方法。
雷达观测是获取实际数据的重要手段，通过观测仪器的安装和运行，可以获取海面散射的信息。
数值模拟可以通过计算机模型对海洋表面和电磁波传播过程进行模拟，从而揭示海面散射的内在机制。
数据分析可以对观测数据进行处理和分析，提取有用的信息。
应用前景风驱引起的时变海面极化电磁散射与多普勒谱研究具有广泛的应用前景。
电磁波的传播和散射特性研究
电磁波的传播和散射特性研究电磁波作为一种能量传递的方式，在人类的生产和生活中有着重要的应用。
因此，对电磁波的传播和散射特性进行研究，能够为人们更好地利用电磁波提供科学依据。
一、电磁波的传播电磁波的传播是指电磁波在空间中的传递过程。
在真空中，电磁波的传播速度为光速，即299792458米/秒。
而在介质中，电磁波的传播速度会受到介质的折射率的影响。
电磁波的传播是由电场和磁场相互作用而产生的。
在电磁波传播的过程中，电场和磁场的方向垂直于彼此，并且垂直于电磁波传播方向。
同时，电场和磁场也都是在相同的频率下振动的。
二、电磁波的散射电磁波的散射是指电磁波在遇到介质时，产生反射、折射和绕射等现象。
这些现象都是由介质的吸收和反射所引起的。
在电磁波遇到介质时，如果介质的折射率大于电磁波所在介质的折射率，那么电磁波就会发生折射现象。
而如果介质的折射率与电磁波所在介质的折射率不同，那么电磁波就会发生反射现象。
当然，不同种类的介质对电磁波的反射和折射也会有不同的结果。
在电磁波的散射现象中，还存在着绕射现象。
绕射现象是指当电磁波通过一个开口时，会在开口边缘产生弯曲。
这是由于电磁波在通过边缘时受到的阻力不同所引起的。
三、对电磁波的传播和散射特性进行研究，有很多重要的应用。
例如，在无线电通信和雷达探测中，我们需要了解电磁波的传播和散射特性，以便更好地进行信号的发送和接收。
同时，在室内或城市中，电磁波的传播和散射也会受到建筑物和其他的障碍物的影响。
因此，我们需要研究电磁波与建筑物、障碍物的相互作用，从而更好地了解信号的传播和接收分布情况。
此外，电磁波的传播和散射研究在医学也有着很重要的应用。
例如，我们可以利用电磁波进行医学影像诊断，通过控制电磁波的传播和散射特性，来更好地获取病患的诊断结果。
总之，对于电磁波的传播和散射特性进行研究，可以帮助我们更好地掌握电磁波的传递方法和规律，从而实现更好的应用。
未来，伴随着科技的发展，电磁波的传播和散射特性研究也将会不断深入，为我们提供更好的应用和科学依据。
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。
多尺度海面电磁散射特性建模与测量研究
多尺度海面电磁散射特性建模与测量研究多尺度海面电磁散射特性建模与测量研究引言海洋是地球表面覆盖最广的环境之一，其电磁散射特性对于雷达遥感、海洋观测和通信等领域具有重要意义。
海面电磁散射是指电磁波在海面上发生的散射现象，其研究旨在揭示海面散射机理，提高雷达探测和通信系统在海洋环境中的性能。
一、多尺度海面电磁散射特性建模海面电磁散射特性的建模是研究的基础。
研究者通过观测、实验和数值模拟等方法，建立了一系列的散射模型。
在海面电磁散射模型中，通常采用常规散射模型、小波模型和多尺度分析等方法。
常规散射模型是应用最为广泛的一种方法，通过分析电磁波与海面之间的相互作用，建立了散射系数与入射角、海面粗糙度等之间的数学关系。
这种方法依赖于波动理论和近似计算，在一定范围内能够较好地描述海面电磁散射现象。
小波模型是一种基于小波分析的波浪散射模型，通过对海面波浪进行小波变换，得到波浪谱在频谱尺度上的分布信息。
然后将波浪谱与海水的散射系数相乘，得到入射波的散射波谱，从而计算出散射系数。
小波模型对于海面散射的高频成分能够更准确地进行建模。
多尺度分析是利用尺度分析方法研究海面电磁散射特性的一种方法。
采用多尺度分析可以将海面的粗糙度结构分析为多个尺度的成分，从而更全面地描述海面电磁散射特性。
同时，多尺度分析还可以考虑到海面局部特征对电磁散射的影响，提高模型的精度。
二、海面电磁散射特性的测量方法海面电磁散射特性的测量是进一步研究的基础。
现代海洋科学技术已经发展出多种有效的测量方法。
实地观测是最直接、精确的海面电磁散射特性测量方法。
通过在海面上实施测量实验，可以获得实时、实地的数据。
实地观测可以使用散射雷达、光学测量仪器等设备进行测量，得到海面散射系数、散射特性等关键信息。
卫星遥感是一种通过卫星对地球表面进行观测的遥感技术。
使用卫星遥感可以对大范围的海洋进行连续观测，获得大量的数据。
卫星遥感在海面电磁散射特性研究中具有广泛的应用，尤其是在对大尺度和长时间尺度的海面散射特性变化进行研究时，具有独特的优势。
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。
海面舰船电磁散射特性分析
Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｅｅ ｔｏ ａ ｎ ｔ ｃ ｔｅｉ ｇ；ｈ ｅ ｈ ｐ ｃ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ａ ａｙ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ｌ ｃｒ ｍ ｇ ｅ ｉ ｓ ａ ｔｒｎ ｔ ｅ ｓ ａ ｓ ｉ ｓ； ｈａａ ｔｒｓｉ ｎ ｌ ｓｓ ｃ
（ ． 国人 民 解 放 军 ９ ４ ４部 队 ， 北 秦 皇 岛 ０ ６ ０ ２ 中 国人 民 解 放 军 ９ ４ ３部 队 ， １中 １０ 河 ６ ０ ０；． ２９
辽 宁 葫芦 岛 １５ ０ ；．国家 目标 特 性 电重 室 ， 京 １０ ３ ） ２０ １３ 北 ０ ０ ９
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 ／ Ｈ Ｐ
第３ ４卷 第 ９期
２ １ 年 ９月 ０２
舰
船
科
学
技
术
Ｖｏ ． ４ ，Ｎｏ ９ １３ ．
Ｓ ｐ．，２ ２ ｅ ０１
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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
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关 键 词 ： 电磁 散 射 ； 面舰 船 ； 性 分 析 海 特 中 图 分 类 号 ： Ｕ ７ ．４ ６ ５７ 文献标 识 码 ： Ａ ｄ ｉ１ ． ４ ４ ｊｉ ｎ １７ ７ ４ ． ０ ２ ０ ． ０ ｏ：０ ３ ０ ／．ｓ ． ６ ２— ６ ９ ２ １ ．９ ０ ８ ｓ 文 章 编 号 ： ｌ ７ ７ ４ （ ０ ２ ０ ０ ４ ０ ６ ２— ６ ９ ２ １ ） ９— ０ １— ５
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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。
根据不同应用需求，可以采用光波传播方程、蒙蒂卡洛方法等不同理论模型进行分析和计算。
2.2 海面光散射实验研究
为了了解光在不同海况下的散射规律，科学家们进行了大量的海面光散射实验研究。
实验中，常用的仪器有船载光谱仪、散射光谱仪和遥感卫星等设备。
通过对光在不同波长、入射角、海洋环境参数下的散射特性进行测量和分析，我们能够深入了解光在海洋中的传播与散射规律。
结论：
海面电磁与光散射特性的研究对于相关领域的发展和应用具有重要的意义。
通过建立适当的散射模型和理论，可以计算和预测电磁波及光波在海洋环境中的传播规律；通过实验研究，能够验证和修正模型，为实际应用提供参考依据。
研究海面电磁与光散射特性，有助于我们更好地了解海洋环境、开发利用
海洋资源、进行水下勘探和海洋监测等工作，为海洋科学研究和海洋经济发展做出贡献
综上所述，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。
海面光散射理论作为研究海洋光学的基础，通过分析和模拟光线在海面上的散射规律，可以深入了解光在海洋中的传播与散射规律。
通过海面光散射实验研究，可以测量和分析光在不同波长、入射角、海洋环境参数下的散射特性，为建立适当的散射模型和理论提供参考依据，并帮助验证和修正模型。
因此，研究海面电磁与光散射特性对于深入了解海洋环境、开发利用海洋资源、进行水下勘探和海洋监测等工作具有重要的意义，为海洋科学研究和海洋经济发展做出贡献。