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基于文氏改進(jìn)譜的二維隨機(jī)粗糙海面建模及其電磁散射計(jì)算的研究

發(fā)布時(shí)間:2017-04-01 12:16

  本文關(guān)鍵詞:基于文氏改進(jìn)譜的二維隨機(jī)粗糙海面建模及其電磁散射計(jì)算的研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


【摘要】:鑒于二維隨機(jī)粗糙海面電磁散射計(jì)算的理論研究在海況檢測、軍事遙感、目標(biāo)跟蹤與檢測等多個(gè)領(lǐng)域中都有著廣泛應(yīng)用,近年來這一散射理論的研究引起了國內(nèi)外眾多學(xué)者的大量關(guān)注。首先,本文在第一部分綜述了“基于功率譜的二維粗糙海面建!币约啊盎诖四M海面的電磁散射計(jì)算”的研究背景,簡單概括了海浪與海譜模型、隨機(jī)粗糙海面建模、海面電磁散射計(jì)算、隨機(jī)粗糙海面海雜波統(tǒng)計(jì)模型等研究的國內(nèi)外研究概況,并說明了本研究的課題來源、研究意義。其后,本文在的第二部分描述了海浪的形成機(jī)理及影響其成長的外界因素,概述了海浪功率譜的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀,詳細(xì)闡述了包括Neumann譜、PM譜、Fung譜、DV譜、Apel譜、NRL譜、文氏譜、文氏改進(jìn)譜、JONSWAP譜等在內(nèi)的國際上幾種經(jīng)典的海譜模型并對部分海譜的特點(diǎn)、適應(yīng)性等給予了說明,同時(shí)詳細(xì)闡述了Hwang、Ewans、Hasselmann、Mitsuyasu、Donelan、光易方向分布函數(shù)和文氏方向譜等幾種經(jīng)典的方向分布函數(shù)。在經(jīng)典的二維海面建模的理論基礎(chǔ)上,本文在第三部分采用Monte Carlo法模擬隨機(jī)粗糙海面,并結(jié)合粗糙面電磁散射計(jì)算的近似方法對二維海面后向散射系數(shù)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。鑒于文氏功率譜不僅適用于不同風(fēng)浪成長階段,而且適用于不同水深,在二維隨機(jī)粗糙海面建模的研究中,本文基于Donelan方向分布函數(shù)與文氏方向譜的對比實(shí)驗(yàn)結(jié)論,結(jié)合文氏改進(jìn)譜以模擬二維隨機(jī)粗糙海面,同時(shí)把此海面模擬的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與JONSWAP譜模擬的海面結(jié)果進(jìn)行對比,并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,從理論上說明文氏改進(jìn)譜的適應(yīng)性特點(diǎn)。傳統(tǒng)的雙尺度法在計(jì)算海面后向散射系數(shù)的過程中充分考慮到了KA法在求解大尺度重力波時(shí)的適應(yīng)性和SPM法在求解小尺度張力波的適應(yīng)性,并且這種方法是基于人為地將風(fēng)驅(qū)二維海面分為大粗糙度的重力波及小粗糙度的毛細(xì)波這一理論基礎(chǔ)上的,然而實(shí)際自然界中的隨機(jī)粗糙海面卻是連續(xù)變化的。鑒于此,本文在第四部分結(jié)合小斜率近似法在大尺度粗糙海面和小尺度粗糙海面的普遍適用性,對經(jīng)典的雙尺度法進(jìn)行修正,以改善兩種粗糙尺度的臨界帶電磁散射不平滑過渡問題。本文的第五部分詳細(xì)闡釋了包括GIT、TSC、HYB、NRL等在內(nèi)的幾種典型的海雜波后向散射系數(shù)的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)P偷睦碚摲椒?并對GIT、TSC和HYB三種模型進(jìn)行仿真,同時(shí)結(jié)合上述改進(jìn)雙尺度法的電磁散射計(jì)算結(jié)果,提出了在選擇擬合優(yōu)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中采用均差絕對值檢驗(yàn)法,就此分析了上述三種半經(jīng)驗(yàn)?zāi)P偷臄M合特點(diǎn),說明了三種模型的不同適應(yīng)性,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,并從理論上對其給予了一定的說明。最后,本文在第六部分將上述電磁散射計(jì)算結(jié)果與Nathanson實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,分析了不同海況(風(fēng)速等)、入射頻率、擦地角下文氏改進(jìn)譜二維隨機(jī)粗糙海面在HH和VV極化方式下的電磁散射特性。
【關(guān)鍵詞】:Monte Carlo法 文氏改進(jìn)譜 雙尺度 半經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?/strong> Nathanson數(shù)據(jù)
【學(xué)位授予單位】:中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】:O441.4
【目錄】:
  • 摘要5-7
  • Abstract7-11
  • 1 緒論11-22
  • 1.1 本課題的研究背景及意義11-13
  • 1.2 國內(nèi)外研究概況13-20
  • 1.2.1 海浪與海譜的研究13-15
  • 1.2.2 隨機(jī)粗糙海面建模的研究15
  • 1.2.3 隨機(jī)粗糙海面電磁散射計(jì)算的研究15-18
  • 1.2.4 隨機(jī)粗糙海面海雜波統(tǒng)計(jì)模型的研究18-20
  • 1.3 本文主要內(nèi)容及框架20-22
  • 2 海浪與海譜模型22-49
  • 2.1 引言22-24
  • 2.2 海浪的形成與成長24-31
  • 2.2.1 海浪的形成24-26
  • 2.2.2 海浪的成長26-27
  • 2.2.3 風(fēng)級(jí)和海況等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)27-31
  • 2.3 幾種經(jīng)典的海譜模型31-43
  • 2.3.1 海浪與海譜模型31-34
  • 2.3.2 Neumann海譜模型34-35
  • 2.3.3 PM海譜模型35-37
  • 2.3.4 Fung海譜模型37-38
  • 2.3.5 DV海譜模型38-39
  • 2.3.6 Apel海譜模型39-40
  • 2.3.7 NRL海譜模型40-41
  • 2.3.8 JONSWAP海譜模型41-42
  • 2.3.9 文氏譜模型42-43
  • 2.4 幾種經(jīng)典的方向分布函數(shù)43-47
  • 2.4.1 方向譜的定義44
  • 2.4.2 Hwang和Ewans分布函數(shù)44-45
  • 2.4.3 Hasselmann和Mitsuyasu分布函數(shù)45-46
  • 2.4.4 光易型方向分布函數(shù)46
  • 2.4.5 文氏方向譜46-47
  • 2.4.6 Donelan方向分布函數(shù)47
  • 2.5 本章小結(jié)47-49
  • 3 基于文氏改進(jìn)譜的Monte Carlo法海面建模49-66
  • 3.1 引言49
  • 3.2 海面建模的基本方法49-51
  • 3.3 二維海面建模中方向分布函數(shù)的實(shí)驗(yàn)對比51-56
  • 3.4 二維粗糙海面建模的Monte Carlo方法56-58
  • 3.5 JONSWAP譜與文氏改進(jìn)譜的Monte Carlo法二維海面建模實(shí)驗(yàn)對比58-65
  • 3.6 本章小結(jié)65-66
  • 4 基于文氏改進(jìn)譜二維隨機(jī)粗糙海面的電磁散射計(jì)算66-82
  • 4.1 引言66-67
  • 4.2 粗糙海面電磁散射計(jì)算方法的發(fā)展67-77
  • 4.2.1 粗糙海面電磁散射計(jì)算的數(shù)值模擬方法67-68
  • 4.2.2 粗糙海面電磁散射計(jì)算的解析近似方法68-77
  • 4.2.2.1 IEM法68-69
  • 4.2.2.2 KA法69-71
  • 4.2.2.3 SPM法71-72
  • 4.2.2.4 TSM法72-75
  • 4.2.2.5 SSA法75-76
  • 4.2.2.6 其他方法76-77
  • 4.3 基于文氏改進(jìn)譜二維隨機(jī)粗糙海面電磁散射近似計(jì)算方法的改進(jìn)77-81
  • 4.4 本章小結(jié)81-82
  • 5 電磁散射理論計(jì)算與均值散射模型的對比82-96
  • 5.1 引言82
  • 5.2 海雜波的均值散射系數(shù)模型發(fā)展82-83
  • 5.3 幾種經(jīng)典的海面后向散射系數(shù)的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?/span>83-88
  • 5.3.1 GIT模型84-85
  • 5.3.2 NRL模型85-86
  • 5.3.3 TSC模型86-87
  • 5.3.4 HYB模型87-88
  • 5.4 電磁散射理論計(jì)算與半經(jīng)驗(yàn)?zāi)P偷膶Ρ妊芯?/span>88-95
  • 5.5 本章小結(jié)95-96
  • 6 電磁散射理論計(jì)算與實(shí)測數(shù)據(jù)的對比96-100
  • 6.1 引言96
  • 6.2 實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果及分析96-99
  • 6.3 本章小結(jié)99-100
  • 7 總結(jié)與展望100-102
  • 7.1 總結(jié)100-101
  • 7.2 展望101-102
  • 參考文獻(xiàn)102-112
  • 致謝112-114
  • 個(gè)人簡歷與參與的科研項(xiàng)目114-115
  • 在學(xué)期間科研工作內(nèi)容與發(fā)表的學(xué)術(shù)論文115

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本文編號(hào):280617


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