经典雷达资料-第13章 海 杂 波-2

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1、·518·第13章海杂波海杂波与风速的关系海杂波与风速的关系是复杂而又不确定的，因为人们发现，海杂波几乎取决于所有描述海杂波特性的参数，如频率、入射余角、极化方式、海表面状态、风向、风速及测量平台（在飞机上测量还是在塔台上[30]）。在海杂波截面积（用分贝表示）和风速（或某些其他参数）的对数间寻求一个最佳的线性拟合（线性回归），这是组织海杂波数据的一种常见方法。当然，这同时给变量强加了一个幂函数关系：s0µUn。其中，n由直线的斜率决定。图13.6是一个实例[31]。另一方面，当风速大于20kn时，美国海军研究实验

2、室4FR雷达系统的所有结果似乎是饱和的。但是，在海表面不同的状态下，在不同的地点和不同的时间收集的大于和小于中等风速的海杂波数据，相同风速时的两组数据的不一致性又削弱了饱和结论的依据[32]。其他研究者甚至否定用幂函数形式来描述海杂波与风速间的关系，并提出风速门限的存在，即当风速低于门限时则没有图13.5在风速约为15kn的条件下，海杂波与频率的关系数据摘自Feindt[27],5.3GHz；Schroeder[28],13.9GHz；Masuko[29],34.4GHz。·518·第13章海杂波图13.6根据线性

3、拟合，由塔台观测得的海杂波数据与风速呈幂函数关系摘自Chaudhry和Moore[31],Ó1984,IEEE。海杂波，而当风速大于门限时则海杂波电平趋向于饱和电平[18]。图13.7的曲线表明了这个观点，其中直线对应于不同的幂函数。一旦这种可能性增大，就有可能发现沿着这样的曲线变化的数据例子，尽管同时也得到按线性回归幂函数变化的数据，即如图13.8[31]所描绘的在塔台上测量数据，但这也是一种常见的特性。尽管如此，这个强加的幂函数关系是形象地描述海杂波—风速特性变化趋势的一种简便途径。前文[27]~[29]提及的

4、各种机载雷达的测量结果和在北海（Northsea）塔台上获得的测量结果[30][31]都是按照这种方式讨论的。它们可得出s0关于风速和入射余角的函数关系曲线，如图13.9（a）和13.9（b）所示。这类曲线给出了在指定频率、极化和风向条件下，海杂波与风速和入射余角间的关系。图13.9（a）和（b）中的数据分别是辐射计-散射计（Radscat）采用·518·第13章海杂波图13.7假说中的海杂波-风速关系（曲线）与各种幂函数式关系（直线）的比较摘自Pierson和Donelan[18]。图13.8一个强加的幂函数式吻

5、合曲线（与如图13.6所示的曲线相比）实例摘自Chaudhry和Moore[31],Ó1984,IEEE。13.9GHz[29]频率时的混合数据和Masuko等人在10GHz[29]频率时测量的数据，并且二者都是在逆风下测量的。因为这两个频率相差很小，所以它们常被人们视为X波段附近海杂波特性的典型代表。然而，在验证这些线性回归曲线下端的数据时，却发现点散射体有时像如图13.6所示，有时像如图13.8所示，有时又两者都不像，因此，对这些图形的直线性不能过分苛求。实际上，这似乎也表明由现有的实验数据不可能有把握地建立风

6、速与海杂波间的简单函数关系。尽管绝大多数的研究者可能同意，在中等入射余角的条件下，微波海杂波与风速的关系可粗略地描述为：微风（小于6～8kn）时，海杂波小，易变且难于定义；中速风（约为12～25kn）时，海杂波可粗略地用如图13.6所示的幂函数来描述；强风（约大于30kn）时，海杂波趋于稳定。事实上，在如图13.9（a）和13.9（b）所示中，随着风速的增加，直线趋于收敛，这暗示了海表面的反射性趋向于遵循兰伯特（Lambert）定律，即海杂波仅由海表面的漫反射系统（Albeto）决定，而与入射余角、频率或极化方式无

7、关。·518·第13章海杂波图13.9海杂波特性与风速和入射余角的关系实例10GHz和13.9GHz测得数据的平均值。海杂波与风向的关系在上面引用的几个实验中，若假定雷达环绕着海表面某点飞行，则通过记录该点的雷达回波，人们可得到海表面后向散射的方位角与风向的关系。图13.10（a）和（b）是入射余角约为45°、风速接近15kn时海杂波特性的一个实例[29]。该图形包含了3个不同小组独立实验获取的结果，显示出海杂波一般特性的典型情况：海杂波在逆风时最强，侧风时最弱，顺风时中等，总的变化量约为5dB。大入射余角情况图1

8、3.9（a）顶部的一根曲线对应于入射余角为90°时的数据，也就是说，雷达朝正下方照射海表面。在严格的实验基础上，人们发现该角度的海杂波截面积几乎与频率无关。在零风速时，它的一个最大值约为+15dB（至少对于报道中所使用的天线波束和实验雷达的结构而言），并随着风速的升高而下降。大入射余角的散射通常被认为是倾斜海表面的一种镜面散射。值得注意的是，似乎只在80°附