基于未充分发展海谱的分形海面模型及其电磁散射研究

《基于未充分发展海谱的分形海面模型及其电磁散射研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第3’卷第#期"$$%年#月物理学报R?;13’，)?1#，M@EG;，"$$%!$$$J&"4$L"$$%L3（’$#）L"!$’J$4M0NMO2P,Q0M,Q)Q0M!"$$%06G81O6

2、"月(日收到修改稿）重构了未充分发展的完全海谱（)*+,,），提出了一种更符合海面实际情况的基于)*+,,的分形模型（)*++-），使用双尺度法计算了)*++-海面的后向雷达散射截面（./0,），详细讨论了)*++-海面各形成参数与./0,的关系1将计算数据与传统的分形模型和实测雷达数据进行比对，证明了该模型的准确性和有效性1关键词：未充分发展，完全海谱，分形模型，双尺度法!"##：#!!$2，#%3&海面有如下特征：在不考虑海水与空气之间热交换!5引言的前提下，海风以恒定速度在充分长的海面区间上吹过充分长时间，海面充分发展达到稳态，此时的海粗糙表面电磁散射

3、理论在低角度雷达跟踪、雷态仅与风速唯一相关1这种理想假设可以带来计算达成像、医学超声波、声纳检测、光学以及天文学等上的方便1实际上，对于海面长波或重力波，由于波［!，"］领域有着重要的应用1经过几十年的研究，该理浪间的复杂能量转换及大气条件的多变性，海面多论可分为粗糙面建模、散射区域估计和散射特性研处于非稳态，此时海面不仅与风速有关，而且与其他究三个部分1三个部分中粗糙面建模是较为重要的环境参数相关1为了更真实反映自然海面的谱特性，［!!］一个部分1*B>G=等提出了一种未充分发展的海谱，这种海最初，人们使用随机和周期面（例如高斯和正弦谱不仅与风速有关，而且

4、还与风区、海波峰频、海面［!］曲线）来构造天然粗糙面1然而在自然界，粗糙面特征斜率以及频谱指数等多个参数相关，同时它将往往既不是完全随机的也不是完全确定的，上述模重力波（HI）谱、重力J张力波（H0I）谱和张力波型难以真实地反映自然形成表面1借助分形几何自（0I）谱相结合，因而也是一种完全海谱，即未充分［&，#］相似特点，近来越来越多的学者将分形几何理论发展的完全海谱（8?8J9:;;<=7>7;?@7=9:;;JEB8K7A7B［3］应用于自然背景特别是粗糙面散射的研究中1尤A@7CDE:F，简记为)*+,,）1因为)*+,,能够比+*,,其在海面构造和海

5、杂波建模领域，分形几何内在的更好地描述海面特征，所以若将)*+,,与分形模型特性更适合描述天然海面大尺度范围内的有序长波相结合来计算海面电磁散射，其特性应更符合实际［’］和小尺度范围的无序扰动特性1为了更好地与实情况，而有关这方面的研究作者尚未见报道1［%］［!!］际粗糙面结合，0678等将海面谱分布与分形模型本文首先研究了*B>G=等提出的)*+,,，根相结合，提出了一种基于海谱分布的分形粗糙海面据海洋学中HI，H0I和0I的时间标度重新组织［(—!$］模型1郭立新等又在此基础上做了大量工作1但了)*+,,的构成，以更适于描述海面形成的物理机是，这种由06

6、78提出的海面模型是基于充分发展海制1然后将新构造的)*+,,与分形模型相结合，提谱（9:;;<=7>7;?@7=A7BA@7CDE:F，简记为+*,,）的，它出一种新的基于)*+,,的分形模型（8?8J9:;;<只适用于描述稳态海面，即充分发展海面1充分发展=7>7;?@7=9:;;JEB8K79EBCDB;F?=7;，简记为)*++-）1使!国家自然科学基金（批准号：’$3%!$3(）和国防科技预研基金（批准号：#!&"!$4$"$"）资助的课题1B期杨俊岭等：基于未充分发展海谱的分形海面模型及其电磁散射研究7;?E用双尺度法对!"##$在不同形成参数下

7、的后向雷此外，根据时间谱与波数谱之间的对应关系，达散射截面（%&’()&*+*&+&*’*,---.’/0,1，简记为9:时间谱（;）式可以由下式转换为相应的波数谱：2345）进行了求解6最后将计算结果与传统分形模(（)）+)

8、%谱)?$及频谱指数"等参数相关6这些参数从不同角度