發(fā)布時(shí)間：2019-07-16 13:59

【摘要】：粗糙面電磁散射及其與目標(biāo)的復(fù)合散射在海洋遙感領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。在進(jìn)行海洋遙感探測(cè)時(shí),我們可以將海面看成隨機(jī)粗糙面,根據(jù)海譜進(jìn)行海面仿真,從而根據(jù)相應(yīng)的電磁理論可以得到海面的后向散射系數(shù)。本文主要使用矩量法(MOM)、時(shí)域有限差分法(FDTD)以及矩量法的加速算法快速多極子算法(FMM)三種電磁場(chǎng)數(shù)值算法進(jìn)行了粗糙表面后向散射系數(shù)的計(jì)算,得到粗糙海面統(tǒng)計(jì)參數(shù)(例如海面均方根斜率、均方根高度)與后向散射系數(shù)的關(guān)系。由于海面風(fēng)速會(huì)影響海面的統(tǒng)計(jì)參數(shù),從而可以得出風(fēng)速與后向散射系數(shù)關(guān)系,為粗糙海面風(fēng)速反演提供一定的理論支持與依據(jù)。其次,本文還研究了海面與目標(biāo)復(fù)合電磁散射,從而為目標(biāo)探測(cè)提供一定的理論依據(jù)和參考。本文首先分析了國(guó)內(nèi)外粗糙面散射研究的幾種主流的解析算法和數(shù)值算法。然后研究了一維高斯譜隨機(jī)粗糙面建模,分析了幾種經(jīng)典的海譜,在此基礎(chǔ)上生成了幾種隨機(jī)粗糙海面。接著詳細(xì)分析了利用矩量法進(jìn)行粗糙表面電磁散射求解的方法和原理。在利用矩量法求解的過(guò)程中,分別討論了單層導(dǎo)體粗糙面電磁散射、單層介質(zhì)粗糙面散射、單層介質(zhì)粗糙面與目標(biāo)復(fù)合散射以及雙層粗糙面電磁散射,并將結(jié)果與近似方法基爾霍夫近似法(KA)進(jìn)行了比較,在各自有效應(yīng)用范圍內(nèi),計(jì)算結(jié)果吻合很好。最后,論文在詳細(xì)研究和分析時(shí)域有限差分法計(jì)算粗糙海面電磁散射的方法和原理的基礎(chǔ)上,通過(guò)編程計(jì)算了粗糙海面電磁散射。海面后向散射系數(shù)結(jié)果與矩量法比較,結(jié)果趨勢(shì)一致,驗(yàn)證了本文粗糙海面后向散射系數(shù)計(jì)算結(jié)果的正確性。由于在計(jì)算大尺寸粗糙面電磁散射問(wèn)題時(shí),矩量法所需要的內(nèi)存會(huì)迅速增大,計(jì)算時(shí)間也會(huì)大大延長(zhǎng),效率低甚至有時(shí)無(wú)法完成計(jì)算。本文引入矩量法的加速算法-快速多極子算法,并利用其進(jìn)行詳細(xì)的粗糙海面電磁散射計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與矩量法對(duì)比,結(jié)果符合很好。作為粗糙海面后向散射系數(shù)計(jì)算的應(yīng)用,本文在研究高度計(jì)風(fēng)速反演的發(fā)展現(xiàn)狀以及幾種經(jīng)典的高度計(jì)風(fēng)速反演算法基礎(chǔ)上,利用數(shù)值方法矩量法進(jìn)行了不同風(fēng)速下粗糙海面后向散射與風(fēng)速的關(guān)系研究,并將研究結(jié)果與當(dāng)今幾種典型風(fēng)速反演算法(大都是基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?比較,趨勢(shì)大致一致。由此本文的研究結(jié)果可為高度計(jì)風(fēng)速反演提供一定的理論理解和依據(jù),具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P715.7

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本文編號(hào)：2515112