目标对复杂背景辐射的光散射

利用电磁辐射和散射理论，讨论了目标表面双向反射分布函数，利用Lowtran7大气传输模型计算大气背景辐射，通过双向反射分布函数将背景入射光照度和目标散射亮度结合起来，推导了粗糙面对复杂背景辐射光散射强度空间分布表达式，讨论了散射的相干和非相干分量，完成了目标对阳光、大气背景辐射的光散射的光谱分布和空间强度分布的计算，对于粗糙朗伯面将公式进行了简化。     

动态海面的分形模拟及其电磁散射

文中从海面的功率谱出发,建立了海面的Ｗｅｉｅｒｓｔｒａｓｓ分形函数模型;导出了此模型在Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ散射模式下散射系数的闭合解析表达式;利用该表达式用计算机模拟计算了粗糙海面的电磁散射回波,并用数盒子法提取了其分维数,得到了散射波的分维数与海面参数,雷达系统参数之间的定量关系。     

波浪起伏对噪声场空间特性的影响

风成噪声是海洋环境噪声的重要组成部分,现有的噪声预报模型基本都是基于海面为绝对软平坦边界的假设建立的,然而海面波浪起伏引起的散射必然造成声波能量的衰减,改变声场的空间分布。本文通过引进P-M波浪谱模型来描述海面粗糙度,利用小斜率近似求解二维粗糙海面下相干反射系数,然后将海面相干反射系数引入到声传播模型中,使得模型能够考虑界面粗糙对噪声传播的影响,基于简正波理论建立了粗糙界面下噪声场空间特性预报模型。仿真分析了海面粗糙度对噪声场空间特性的影响。结果表明:海面起伏会引起噪声强度的衰减,并影响空间相关函数的幅度,还会改变噪声场的水平相关半径。     

微波辐射计航空遥感海面温度的应用研究

本文建立了微波辐射计遥感海面温度的理论及经验模式,分析和处理航空遥感及地面测试数据.从理论上对粗糙海面的辐射机理进行了分析,推导出非相关双尺度粗糙海面的微波辐射理论模式及泡沫的微波辐射模式.运用方便实用的经验模式对5.40GHZ 航空遥感数据进行了分析处理.对求解航遥海面温度的误差和不确定性进行了分析,指出微波辐射计遥感海面温度的可行性,测量精度可达1°K.     

目标对背景红外辐射的散射特性

通过NURBS曲面和OpenGL技术对目标进行建模和消隐处理 ,结合粗糙面双站散射特性 ,研究了目标对背景红外辐射的散射特性 .结果表明 :目标对 3～ 5 μm波段的背景红外辐射的散射亮度谱分布变化起伏较大 ,在 8～ 12 μm波段对天背景辐射的散射谱分布变化相对平坦 ,而且远大于对阳光辐射的散射亮度 .     

金属颗粒的光散射模拟

以Mie理论为基础,用数值计算方法分析了金属球型颗粒的光散射特性,给出了金属颗粒对平行入射光的散射强度函数和散射偏振度的数值计算方法。利用Matlab软件模拟得到了散射光强度函数和偏振度随散射角和尺度参量变化的三维图。模拟结果表明:偏振峰个数随尺度参量的增大而增多,偏振峰之间的距离随尺度参量的增大而缩小。这种变化趋势可以作为检测金属颗粒粒径的理论依据。     

浅海中圆柱壳的声辐射特性分析

根据声学边界元理论,本文在考虑海面和吸声海底的声反射作用基础上,对格林函数进行修正,建立波导域声辐射模型,并分析了浅海中圆柱壳的声辐射特性。研究发现吸声和刚性海底边界条件下圆柱壳的辐射声场有明显差别;可采用波导中点源格林函数预测圆柱壳的声辐射特性。结果表明边界反射作用随着圆柱壳离开海面或海底而减弱,随着场点离开圆柱壳而增强;且水深方向上声压呈周期性波动,其周期规律与海底边界类型无关。本文用声学点源的辐射叠加原理解释研究现象的产生机理,可为工程应用提供理论参考。     

双向反射分布函数测量光路设计

为了研究光路结构对双向反射分布函数测量的影响,通过在光路上增加光学器件对光束进行整形,采用探测器导轨、拉杆结合滑块的机械结构方式,结合相关检测技术实现双向反射分布函数(BRDF)测量,通过搭建原理样机实验验证了入射角度和光阑对样品散射率测量的影响.结果表明:在光源功率为1mW时,该BRDF测量系统达到10-11散射率的测量,有效提高了BRDF测量精度.     

模拟叶片反射的光散射仿生膜光谱分析

为应对高光谱成像侦察,设计了2种模拟植物叶片反射谱的光散射膜并分别命名为TiO₂/Chl和TiO₂/SCC仿生膜。两类膜的基体均为亲水的聚乙烯醇/氯化锂薄膜,散射微粒均为二氧化钛(TiO₂),色素分别为叶绿素(Chl)和叶绿素铜钠盐(SCC)。采用分光光度计分别测量了样品和桂花树叶片的反射率及桂花树叶片色素提取液、Chl和SCC溶液的吸光度。结果表明,在430～2 500 nm内,TiO₂具有强散射特性,增强了基体膜的反射辐射。在TiO₂的散射作用下,由于Chl和SCC具有与植物叶片色素相似的吸收特性,且基体膜含水,仿生膜反射谱均呈现与绿色叶片反射谱相似的4个基本特征,即“绿峰”“红边”“近红外高原”和水吸收带。TiO₂/Chl和TiO₂/SCC仿生膜的反射谱与桂花树叶片的相关系数分别为0.90和0.95。     

利用双尺度模型的海浪极化SAR成像模拟

海浪极化SAR成像模拟对海面散射的研究有重要的意义。该文根据海浪随机理论进行了粗糙海面建模,利用海面的双尺度模型构造了包含涌浪的随机粗糙海面;同时考虑了大、小尺度的海面的影响。基于该海面模型,利用Bragg散射模型和几何光学近似法模拟了不同风速情况下海浪的极化SAR图像,并对海浪参数及SAR参数对极化图像的影响做了分析,得出了一些有益于海浪信息提取的结论。     

空间目标的可见光散射特性建模与仿真研究

提出了一种计算目标散射特性的方法．利用辐射理论建立了太阳辐射和地球及其大气反射光辐射的数学模型．采用Davies双向反射分布函数,计算了卫星目标的漫反射,通过仿真实验分析了空间目标在可见光波段的光谱辐照度与入射角、反射角和波长的关系．确定了卫星辐照度最大时的反射角为39．28°．     

基于Davies理论的粗糙面光散射特性研究

基于Davies理论,利用BRDF描述散射特性,系统考察了BRDF随角度、波长及粗糙度等参数的变化规律.数值结果表明,粗糙面的BRDF在形态上有一定的类镜面散射特性同时在镜面方向出现"高光"区域;入射天顶角越大则散射越趋于镜面反射;波长越小,粗糙面的相对粗糙程度越大,则Davies理论模型非镜面反射部分比重也越大.结果表明研究可为复杂实体散射分析与应用提供一定的理论依据和指导.     

计算二维海面极化电磁散射的新方法

在基尔霍夫散射面元矩阵的基础上研究了一种计算二维模拟海面电磁极化散射的新方法,采用海面高度起伏矩阵以及x和y方向海面斜率矩阵描述二维海面,利用基尔霍夫近似推导出笛卡尔坐标系下椭圆极化入射时海面的散射场,得到了全极化雷达散射模型．仿真了不同条件下分形海面模型的全极化雷达后向散射截面及极化特征图,数值结果符合海面散射规律．由于该方法是对二维海面模型进行离散化分析,因此适用于多种海面模型．     

建筑材料表面红外双向反射分布函数实验分析

为了深入研究建筑物表面红外反射分布特性和散射分布特性,选择建筑外饰面常用的3种典型材料(如花岗岩、铝板和镀膜玻璃),通过自行搭建双向反射分布函数(BRDF)实验台,利用聚四氟乙烯粉压制的标准白板(近似朗伯体)为单一参考试样,分别用0.632 8、1.340 0和3.3900 μn波段3种激光器,在不同的入射角度下,对各...     

基于Hydrolight模拟的内陆水体光场的二向性

为了进一步完善内陆水体光场的二向性研究,以水体固有光学量和水质参数为输入,采用Hydrolight辐射传输模型模拟了内陆水体光场的二向性分布,获得了二向性因子Q、f/Q随观测方向、波段的变化规律以及Q、f/Q受驱动要素的影响规律.结果表明:f/Q随波段的变化大于随观测天顶角和观测方位角的变化,f/Q随观测天顶角变化大于随观测方位角的变化;观测方向对蓝光和近红波段f/Q的影响大于对绿光和红光f/Q的影响.Q、f/Q的驱动要素中太阳天顶角、悬浮物质量浓度、叶绿素a质量浓度、悬浮物后向散射概率及云量属于主导要素,在反演浑浊类水体水质参数时需要慎重对待;aCDOM、叶绿素后向散射概率、漫总比、风速等要素对光场二向性的影响可以忽略.总体而言,仅考虑二向性影响时,水质参数遥感反演时应尽量选用绿光和红光波段、观测天顶角在40°范围内、观测方位角在0°~150°和210°~360°内的遥感反射率数据,可以适当降低方向性观测引入的误差,提高水质参数反演精度.     

粗糙海面与上方多目标瞬态电磁散射混合算法

为了提高时域算法的计算效率,提出了求解一维导体粗糙海面与其上方多目标复合电磁散射的时域混合算法．该算法将时域积分方程与时域基尔霍夫近似算法相结合,多目标散射以及目标之间的耦合散射通过时域积分方程精确求解,粗糙海面瞬态散射采用时域基尔霍夫算法近似求解．考虑到目标与粗糙面之间的耦合作用,建立了求解粗糙海面与其上方多目标复合瞬态散射的矩阵方程．通过与传统时域积分方程方法比较,表明混合算法既能保证数值结果精度,又能大大提高数值计算效率．     

Quantitative Relationship Between Multi-Angle Polarized Reflectance and BRDF of Rock

1 IntroductionWhile the multi-spectral, multi-temporal andhyper-spectral remote sensing data are applied toenhance the ability to recognize the targets onground, more and more investigators have realizedthe influence and contribution of the angle informa-tion, namely the 3D spectrum characteristics of thetargets in 2π space, for recognizing and classifyingimages in remote sensing. The traditional unidirec-tional remote sensing can only obtain one directionprojection of targets; therefore it l…     

Numerical simulation of bistatic scattering from a target at low altitude above rough sea surface under an EM wave incidence at low grazing angle by using the finite element method

Astudyofscatteringfromavolumetrictargetaboverandomroughsurfaceisofgreatsignificanceintargetdetectioninterrainandoceanicclutters.Mostofanalyticalapproachestoroughsurfacescatteringarebasedonsomeapproximations,suchastheKirchhofftangentplaneapproximation,smallperturbationapproximation,two-scalemodelandothers[1].Analyticalstudyofscatteringfromanobjectabovethesurfacehasbeenlimitedtothemodelofasphereoracylinderaboveaplanarconductingsurface[2,3].Numericalmodelforsimulationofscatteringfromcomplextarget…     

三维粗糙面散射中IRBC的FFT加速算法

对于粗糙表面等以平面结构为主体的散射问题,迭代Robin边界条件( IRBC )残值计算最耗时的部分是结构上方大范围的平面虚拟边界。为减少运算量,加快计算速度,将IRBC的积分方程转化为二维卷积形式,导出快速傅立叶变换加速计算的公式。通过有限元法数值模拟三维随机粗糙表面的电磁散射,验证了方法的精度与效率。