粗糙介质面对光波束的散射理论

研究当入射场为波束时的粗糙介质质面的散射问题,利用波束的平均波谱展开方法及其尔霍夫近似理论导出垂直极化的散射场和非相干截面计算公式。结果表明,当入射波束照射在粗糙面的区域近似为均匀照射以及波束照射的粗糙面的线性尺寸大于粗糙面度度起伏的相关长度时,非相干后向散射结果与平面波照射时的结果完全相同;当介质本征阻抗趋于零时,非相干后散结果与全波法得到的理想导体的非相干截面结果趋于一致。     

一维带限Weierstrass分形分层介质粗糙面电磁散射研究

运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射,推出了不同极化状态下的双站散射系数公式．采用一维带限Weierstrass分形粗糙面来模拟实际分层介质粗糙面,结合其功率谱导出了平面波入射时的双站散射系数计算公式．通过数值计算得到了HH极化下双站散射系数随散射角的变化曲线,讨论了分维、空间基频、标度区间、底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面高度起伏均方根及入射波频率对双站散射系数的影响,得到了平面波入射一维带限Weierstrass分形分层介质粗糙面散射系数的分形特征、基本特征、分区特征和随频率变化的特征．     

近场声全息方法研究目标散射场

将ＮＡＩ方法应用散射问题研究，由散射体近场全息图面上的复声压数据重建模射体表面的散射场，并进一步预报远场攻射声指向性，对于平面波入射下刚硬球的散射情况作了数值模拟，模拟结果与理论计算吻合较好，显示了ＮＡＨ方法应用于目标表面散射特性和远场声场特性的研究的可行性。     

二维分形表面电磁散射特性

为深入研究电磁波、光波探测信号与不规则背景表面之间的相互作用机理及物理本质,以便给雷达目标探测、不规则材料表面的探测与遥感提供必要的散射模型,对具有分形维度的二维粗糙表面采用带限Weierstrass函数进行建模,推导了基于基尔霍夫近似理论的二维粗糙面散射场,在HH极化条件下,给出了该分形面的电磁平均散射系数和平均强度系数,通过理论分析和数值计算讨论了粗糙面散射特性与谐波数、入射波波长、面分维等其他参量之间的关系.结果表明,随着分维和谐波数的增大,除镜向反射以外,散射强度的幅值及其旁瓣分量是增大的.为基于表面散射强度重构粗糙面的相关统计参数提供数据.     

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。     

具有纹理特征的二维高斯粗糙面单双站极化散射

提出了具有纹理特征的二维高斯粗糙面并研究了其极化散射特性.发现将高斯粗糙面在两个方向上的相关长度的比值取到足够大,能从粗糙面上直观地观察到纹理特征,并且可以利用傅里叶变换中的角度旋转得到任意的纹理走向.通过粗糙面的小面元积分,推导出椭圆极化入射时笛卡尔坐标系下的散射场,并得到了不同纹理特征高斯粗糙面的极化雷达散射截面.数值结果显示了入射角、纹理角、相关长度以及高度起伏均方根对于纹理粗糙面极化散射特性的影响.     

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.     

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．     

地面电磁(光)波散射特性研究

通过计算地面指数相关函数粗糙面的后向散射系数,分析地面粗糙面的电磁散射特性及其体散射对地面后向散射系数的影响;利用解决粗糙面散射理论的新方法———积分方程模型法,分别用4.75 GHz和1.5 GHz频率的电磁波做了具体的数值分析;在小角度入射时,后向散射系数的计算结果与实测值比较吻合,但随着入射角的增大,计算结果和实测值发生了较大的偏离.同时发现地面的反照率、光学厚度、介电常数等因素对体后向散射系数均有一定的影响;垂直极化(VV极化)下,地面体后向散射系数对总散射系数的影响小于水平极化(HH极化),且随着入射角的增大体后向散射系数对总散射系数的影响越来越大.     

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。     

粗糙表面的发射率特性研究

介绍了一种基于粗糙表面的散射特性研究发射率的方法.利用基尔霍夫近似计算了粗糙表面的散射系数,并基于该系数讨论了发射率的变化规律.数值结果表明,随着入射角的增大,发射率逐渐增大,并在一定角度后趋近于1.这一规律将为提高辐射测温的测量精度提供极大的帮助.     

深粗糙度随机粗糙表面光散射特性数值研究

为了研究深粗糙度随机粗糙表面的光散射现象,采用线性滤波法生成高斯分布随机粗糙表面,利用矩量法推导了深粗糙度表面的散射光平均差分散射系数。通过数值计算波长为1.064 μm的S和P线偏振入射光照射下的多组良导体表面的平均差分散射系数,发现结果出现了后向增强峰值和朗伯散射现象。根据散射宽度分布、后向增强峰值、散射峰位置等特征,分析了入射角、表面粗糙度与散射分布之间的关系。结果表明,S和P线偏振入射光良导体表面散射场能量守恒特性不同。     

Method of moment investigation on electromagnetic scattering from the three-layered rough interfaces

The properties of electromagnetic(EM) scattering from a multi-layered rough surfaces have been investigated through the method of moments(MOM) with the pulse basis function and the point matching technique. Theoretical formulas such as integral equations, matrix equations, and the definition of the bistatic scattering coefficient of this scattering problem have been derived in detail. The Gaussian rough surface has been applied to simulate the realistic surface by the Monte Carlo method. Firstly, the validity of the presented method has been shown by comparing with the finite difference time domain(FDTD). The versatility of the presented method has been demonstrated by degenerating the three-layered rough interfaces to a single-layered rough interface and then comparing with the exit scattering model. Finally, the influences of the characteristic parameters such as incident angle, relative permittivity of the medium, root mean square height and correlation length, as well as the height of each rough surface on the bistatic scattering coefficient are discussed in detail.     

并行程序性能分析中的时戳同步技术

采用矩量法（MOM）对高功率微波（HPM）近地面传输进行了仿真,近地面采用理想导体（PEC）的高斯随机粗糙面进行模拟。通过数值计算结果分析了入射角和均方根高度对HPM近地面传输特性的影响,得出以下主要结论：HPM在近地面传输,受到粗糙面均方根高度的影响较大,当均方根高度较小时,镜面反射方向的衰减越小,其它方向的衰减越大;当均方根高度较大时,各个方向的能量分布较为均匀,衰减都较大。同时各个方向的衰减也受到入射角度的影响,入射角越大衰减越小。     

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…     

粗糙面电磁散射的SSA方法研究

采用小斜率近似方法研究了粗糙面的电磁散射问题，给出了小斜率近似下散射截面的级数展开，得到了满足高斯谱分布的导体粗糙面一阶、二阶、三阶小斜率近似下双站散射截面结果，同时将小斜率近似与考虑遮蔽效应的基尔霍夫近似和有关实验测量结果作了比较，研究表明，小斜率近似在整个入射角范围内较为准确，在散射角较大时与实际测量结果也较为吻合，小斜率近似是一种处理粗糙面电磁散射问题的较好方法。     

随机粗糙地表的双尺度微波散射模型研究

通过对复杂双尺度自然地表的研究,提出一种新的双尺度(MTSM)粗糙度地表微波散射模型,采用小波包变换的方法将面上的粗糙度(z(x,y))变换到频域进行处理,粗糙度频谱的低频部分代表大尺度分量,高频部分代表小尺度分量,分别用基尔霍夫近似和小扰动模型来模拟大小尺度的粗糙度,考虑到小尺度的粗糙度是叠于大尺度粗糙度之上,模型在计算小尺度粗糙度的后向散射贡献时还考虑了大尺度起伏造成的几何倾斜.MTSM的解为大尺度粗糙度的基尔霍夫解加上几何倾斜修正后的小尺度粗糙度的小扰动解.采用改进的积分方程模型(AIEM)对MTSM做了初步的验证,结果表明:在入射角θi30°,粗糙度较小(kσ=0.586 cm)的时候,MTSM有比较好的精度.     

深水崎岖海底对下伏地层反射波特征的影响分析

基于深水崎岖海底地区的地震剖面建立崎岖海底地层地震地质模型;基于射线正演模拟及地震波在弹性分界面上的能量分配,分析研究崎岖海底影响下的下伏地层反射界面上的地震波运动学和动力学特征以及对崎岖海底对下伏地层成像精度的影响,分析结果表明,崎岖海底对下伏地层的反射覆盖次数、反射能量以及入射角范围有很大的影响,导致波的动力学特征发生明显变化,尤其海上长排列加剧振幅的横向变化,指出在复杂崎岖海底地区地震勘探必须选择合适的排列长度和覆盖次数才能确保保幅成像处理。