激光海面漫反射解析特性研究

为了解决激光在海战中的应用瓶颈问题,采用基尔霍夫近似的方法对激光海面漫反射特性进行了研究.通过对激光光束入射海面后产生的散射场的分析、计算,并采用遮蔽函数对计算过程中的阴影效应加以修正,得出了较为准确的二维激光海面双站散射系数.最后通过分析,得出了海面粗糙度、入射角度与激光漫反射率之间的关系,为相关的研究提供了一定的理...     

三维激光水面漫反射能量分布特性研究

为了提高卫星海色遥感技术在实际应用中的效率,对不同海况下,不同入射角度时的三维激光海面漫反射特性进行了建模仿真计算,并在实验室条件下对激光入射波动水面后产生的散射场的能量分布特性进行了研究。首先,根据麦克斯韦尔方程和边界条件对散射场在各个方向上的分量之间的耦合关系进行了研究,并列出矩阵方程;然后,利用三维锥形波对入射激光束进行了模拟;最后,通过前后向迭代法结合谱加速方法求解矩阵方程,得出三维双站散射系数,并通过实验对仿真结果加以验证。结果表明该方法能够准确地表示波动水面的三维激光漫反射特性,为进一步研究三维激光海面漫反射特性奠定了基础。     

基于理想导体界面的三维激光漫反射特性

针对激光点对点通信方式的不足,提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想,并对激光入射理想导体表面后产生的散射场进行了的研究。首先利用三维锥形波对三维入射激光束进行了模拟;然后对散射场在各个方向上的分量之间的耦合关系进行了研究,并列出矩阵方程;最后通过结合格林函数谱积分加速算法的前后向迭代法求解矩阵方程,得出三维散射系数,准确的表示了基于理想导体界面的三维激光漫反射特性,为进一步研究三维激光海面漫反射特性奠定了基础。     

基于共轭梯度法的三维标量激光漫反射特性

为了提高通信质量,改善舰队内部通信的保密安全性能,针对激光点对点通信方式的不足,提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想。为了得到更为准确的数值仿真结果,根据麦克斯韦尔方程结合理想导体界面的边界条件,对激光入射理想导体表面后产生的散射场进行了研究。首先,利用三维标量锥形波对入射激光束进行了模拟;然后,列出了积分方程,并根据矩量法进行了离散;最后,通过共轭梯度法求解矩阵方程,得出了三维散射系数,准确地表示了基于理想导体界面的三维标量激光漫反射特性,为进一步研究三维激光海面漫反射特性奠定了基础。     

暗室消光性对激光侦察告警辐射仿真测试的影响

研究了利用激光暗室进行的激光侦察告警辐射式仿真测试模式,提出利用激光指示信 号模拟装置的仿真测试方案。分析了仿真测试中暗室漫反射干扰引起的虚警的干扰模式原因和表现,根据激光目标指示器和激光测距机战场使用与大气传输的理论分析,给出了告警激光信号能量功率的仿真计算模型,探讨了激光暗室各个漫反射表面的漫反射特性、漫反射系数(反射率)等因素对激光侦察告警辐射式仿真测试的影响,为进行激光被动侦察告警辐射式仿真测试提供理论依据和参考。     

基于激光导引头对抗数据的光电对抗效果实验方法

为了同时获得实装对抗的高可信度和数学仿真大样本的优点,提出了基于激光导引头实物对抗数据的光电对抗效果评估技术,分析了该种实验方法的主要误差因素。根据目标漫反射特性和直射式激光干扰设备特点,建立了激光导引头处目标漫反射激光能量密度模型和激光导引头处直射式激光干扰设备激光能量密度模型。采用数值计算方法,分析了激光导引头处目标漫反射激光能量密度误差分布规律和激光导引头处直射式激光干扰设备激光能量密度误差分布规律。最后利用实际试验过程,计算了该种实验方法下激光导引头接收到的目标漫反射激光能量密度和直射式激光干扰设备激光能量密度的误差,证明了该实验方法的有效性。     

基于漫反射探测的全向激光告警性能分析

为了通过对基于漫反射探测的全向激光告警系统性能的分析,进而达到对系统性能优化的目的,采用理论推导和实验分析的方法,讨论了普通鱼眼镜头的成像规律,得出了系统所使用的鱼眼镜头的成像规律。推导了全向激光告警系统中探测器接收到的漫反射信号功率公式,讨论了鱼眼系统像面照度均匀性,分析了系统中CCD成像特性,得出光斑成像像素个数的公式。采用针对不同成像像素数,得出不同CCD成像面上单像素所探测到的光斑功率公式的方法。得到了不同传输距离时,光斑成像的像素数与探测器距光斑距离d的关系图;不同的能见度条件下探测器所探测到的单个像素功率与传输距离R的关系图;以及在能见度和传输距离一定的条件下,探测器单个像素功率随距离d的变化图。研究结果对于基于漫反射探测的全向激光告警系统设计和研制,优化系统性能具有重要帮助。     

超低空状态下海面激光散射特性测试与分析

在海上使用的超低空雷达设计中,非常有必要了解不同海情下的海面激光散射特性。针对设计需求,在实验室内通过人工造波模拟海况,解决了实际海环境测试的困难,实现海面激光散射影响因素的定量控制。通过激光散射测试系统,获取各种状态和不同波束照射角情况下的近场激光散射数据,经过统计分析给出了规则正弦波海面和不规则(P-M谱)海面的激光散射特性。海面激光散射与漫反射板散射差异较大,海面散射以表面镜像散射分量为主。激光散射回波起伏随海表面波形空间波长而变化;散射回波大小随擦地角增大而增大;在固定的擦地角时,海情越高相应散射回波越强;当擦地角足够大时,散射回波大小随海情变化不大。     

海面激光诱饵能量反射特性研究

建立了1．06μm波段激光的海面反射模型,分析了1．06μm激光诱饵的海面能量反射特性,通过试验数据,进行了理论计算。绘制了激光反射能量与观察点的方位角和高低角之间的关系曲线,为海面激光诱饵的布设提供了依据。     

气海动态跨介质海面蓝绿激光下行传输链路上的散射特性（特邀）

实现空天地海立体化光信息传输的技术瓶颈就是需要解决气海-海气跨介质动态海面条件下激光上下行传输问题。文中主要利用海水环境下蓝绿激光作为载波,提出了蓝绿激光通过气海动态跨介质海面的下行传输数值研究方法。详细讨论了近海面大气海雾、海面风速和海水中的粒子分布对蓝绿激光下行传输散射特性的影响。数值计算了不同风速下蓝绿激光透过率随透射角的变化以及不同近海面大气海雾能见度、不同叶绿素浓度、不同气泡浓度等条件下蓝绿激光下行传输的透过率。结果表明:蓝绿激光在海水中传输时,气泡对激光衰减的影响随着风速的增加而增加,随着传输深度的增加而减小;随着近海面大气中海雾能见度的增大,蓝绿激光通过大气海面和海水的透过率逐渐增大,随着传输距离的增加,叶绿素的影响逐渐增大,蓝绿激光的透过率减小。文中工作对气海-海气蓝绿激光跨介质上下行无线光传输和通信提供理论和技术支撑。     

动态分形粗糙海面散射的遮蔽效应和多普勒谱研究

利用粗糙面电磁散射中的基尔霍夫近似,结合粗糙面遮蔽函数和分形粗糙海面特征函数的计算,导出了考虑遮蔽效应情况下导体分形粗糙海面散射截面的近似公式。研究了海面不同均方根斜率对遮蔽效应的影响。比较了毫米波入射时高斯粗糙面和分形粗糙海面的散射截面分布情况。分析了不同分维下分形海面双站散射截面的角分布情况。详细讨论了不同入射角和不同分维及遮蔽效应对分形海面散射回波多普勒谱的影响。     

Computation of Near Sea Target Scattering from Complex Background Radiation

The background radiation contribution is an important component of target scattering characteristics. A study is made on target scattering characteristics from complex background radiation, with contributions of the sun and the sea and sky background and that among each components of target. In this paper, the shadowing function of sea surface is numerically calculated by using the Z-BUFFER shadowing elimination algorithm, and the scattering of each facet of sea surface and target from the sun and the sky background infrared radiation is computed based on the rough surface scattering model as well as the infrared self-radiation of the sea surface. Finally, a numerical calculation of the forward and backward radiance of a near-sea circular cylinder scattering from the sun, the sea and sky background infrared radiation of near sea target and the infrared self-radiation of the target skin have been made. The results show the important influences of each contribution on target scattering from the sea and sky background radiation in 3-5 μm and 8-12 μm bands.     

基于高频混合方法的海上目标电磁散射特性分析

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(RCS)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RCS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。     

Scattering of Radiation of the Sun and the Sky from Two Dimensional Rough Sea Surfaces

The scattering of optical wave from two dimensional rough sea surfaces is studied first with method of facets. The sea surface is divided into many facets, and each facet is treated as a surface with small roughness instead of a smooth plane, therefore more practical and effective. In addition the shadowing function of sea surfaces for arbitrary incident and scattering angles is numerically calculated with the Z-BUFFER method, which applies to any kinks of rough surfaces compared with the methods available. Finally the spectral irradiance of the sun and the spectral radiance of the sky for different time at sea level with fine weather are obtained with the software of Lowtran7, and the scattering of the radiation of the sun and the sky from two dimensional rough sea surfaces for different time, waveband and wind speed is studied, which is of great reference value for reducing the interference to the infrared detector due to the scattering of the radiation of the sun and the sky from sea surfaces.     

A Numerical Study of the Retrieval of Sea Surface Height Profiles From Low Grazing Angle Radar Data

A numerical study of the retrieval of sea surface height profiles from low grazing angle radar observations is described. The study is based on a numerical method for electromagnetic scattering from 1-D rough sea profiles, combined with the “improved linear representation” of Creamer for simulating weakly nonlinear sea surface hydrodynamics. Numerical computations are performed for frequencies from 2975 to 3025 MHz so that simulated radar pulse returns are achieved. The geometry utilized models a radar with an antenna height of 14 m, observing the sea surface at ranges from 520 to 1720 m. The low grazing angles of this configuration produce significant shadowing of the sea surface, and standard analytical theories of sea scattering are not directly applicable. Three approaches for retrieving sea height profile information are compared. The first method uses a statistical relationship between the surface height and the computed radar cross sections versus range (an incoherent measurement). A second method uses the phase difference between scattering measurements in two vertically separated antennas (“vertical interferometry) in the retrieval. The final technique retrieves height profiles from variations in the apparent Doppler frequency (coherent measurements) versus range and requires that time-stepped simulations be performed. The relative advantages and disadvantages of each of the three approaches are examined and discussed.      

基于P—M谱的二维各向异性分层海面电磁散射研究

为了得到基于P-M谱的二维各向异性分层海面电磁散射特性,以便为海洋遥感、海上目标检测与识别等领域的应用提供理论依据,采用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射特性,结合海面P-M谱推导出了平面波入射时的散射系数计算公式,通过数值计算获得了HH极化下中间介质的介电常数和厚度、摩擦风速、风区范围、观察方向与逆风方向之间夹角和入射波频率对双站散射系数的影响,得到了分层海面电磁散射系数的基本特征、分区特征和随频率变化的特征。