[发明专利]风浪-涌浪混合模式动态海面电磁散射计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风浪-涌浪混合模式动态海面电磁散射计算方法。

背景技术

随着雷达技术的迅猛发展，复杂海洋环境电磁散射特性研究因其在海洋目标探测与识别、环境监测、海洋遥感等领域的广泛应用，而成为电磁散射领域中的重点研究方向。而雷达波与海洋表面相互作用下的散射回波又能够有效地反映诸如海面上方风速、风向、水深以及风区等海洋环境因素的信息，所以在相关军用和民用研究领域有着广泛的应用前景。

在进行海面电磁散射研究过程中，电磁散射计算方法的选取则尤为重要。由于海面具有动态变化特性以及多种波长的波并存的特性，使得处理海面的建模方法和其他一般粗糙面的方法有所不同。虽然目前已有的一些数值计算方法如矩量法等在理论上能够有效处理海面散射问题，并且能够获得严格的精确解，但是将其运用到处理动态海面这种电大尺寸粗糙面散射的实际问题中时,往往因为庞大的计算量而难以在工程应用要求的有限时间内得到结果。另外，目前已有的一些方法并未考虑到更加符合实际情况的风浪和涌浪并存的海面类型。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于解决现有技术的缺陷，本发明提供一种准确有效的风浪-涌浪混合模式动态海面电磁散射计算方法。

本发明提供了一种风浪-涌浪混合模式动态海面电磁散射计算方法，包括以下步骤：

S1：从风浪-涌浪混合模式海浪谱出发进行线性海面几何建模，该海浪谱由主波系统和

S2：采用非线性尖浪模型针对上述风浪-涌浪混合模式海浪进行几何建模；

S3：利用二阶小斜率近似方法计算风浪-涌浪混合模式海面电磁散射系数；

S4：基于上述风浪-涌浪混合模式海谱模型、非线性尖浪模型和二阶小斜率近似方法，可计算得到不同海况下的散射系数，并通过精确数值算法-多阶矩感应方法对经过二阶小斜率近似算法计算的基于风浪谱的线性海面电磁散射系数进行验证。

可选的，所述步骤S2采用非线性尖浪模型针对上述风浪-涌浪混合模式海浪进行几何建模的具体步骤为：

A1：将要模拟的海面长度按照离散点数N平均离散，离散间隔为Δx，因此海面总长度L＝(N-1)Δx。而海浪谱也需要按照相应的规律进行离散，波数离散间隔Δk＝2π/L,根据色散关系，频率和波数之间有如下转换关系

ω2=(2πf)2=gk(1+k2/km2);]]>

A2：需要按照离散点数要求生成一组实部和虚部都满足均值为0，方差为1的高斯分布的复随机数序列并取其共轭序列，表示为因此可以得到任意t时刻，包含相应混合模式海谱信息的傅里叶逆变换核函数项

其中，j为虚数单位，基于A，再进行离散傅里叶逆变换即可得到任意t时刻海面的高度起伏信息h(x,t)=ΣkA(k,t)exp(jkx).]]>