[發明專利]基于非線性一維海面分形模型的電磁散射系數估計方法

無效

• 申請號: 201110230957.1
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102306217A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 陶然;李洋;辛怡;白霞;李海莉
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于非線性一維海面分形模型的電磁散射系數估計方法，其特征在于，包括下列步驟：

步驟1：選定待觀測的海面區域，對于海面觀測區域有如下要求：

a)該海面觀測區域要求為開域海面，并且在觀測區域以及觀測區域以外大于海面波長的范圍內不存在障礙物，所述障礙物包括建筑、船只；

b)海面觀測區域的海床在時間和空間上變化緩慢，即在時間上海床是時不變的或者變化非常緩慢；在空間上海床形狀比較平坦；

步驟2：提取該海面觀測區域的水波參數，包括最大波數值k₀，幅度A，水深h：

步驟3：

步驟3-1：對于單個波浪的海面水位高度η，兩種海面波浪的表達式如下，其中k是單個波浪的波數：

a)對于有限水深即h＜100米情況下的水波二階波浪方程：

其中q＝kx-wt是海面波浪的相位；x是在所觀測海面區域的二維平面坐標系中觀測點的水平坐標位置；t為觀測時刻；ω是波浪的頻率，?g是重力加速度；ch和sh分別為雙曲余弦和雙曲正弦函數；海面水位高度η的下標2表示波浪方程是根據二階Stokes波浪理論建立的；

b)對于無限水深即h＞100米情況下的水波二階波浪方程：

參數θ，x，t與有限水深情況下的二階波浪方程中含義相同；

步驟3-2：令k＝k₀，按照如下方法求出有限水深和無限水深情況下波浪的波谷波峰比c：

a)對于有限水深即h＜100米情況下的波谷波峰比按照下式獲得：

波谷波峰比?其中h_{2_trough}和h_{2_crest}分別為波浪的波谷值和波峰值，并通過下式獲得：?

b)對于無限水深即h＞100米情況下的波谷波峰比通過下式獲得：

波谷波峰比?其中h_{trough_inf}和h_{crest_inf}分別為無限水深波浪的波谷和波峰值，且滿足：

步驟4：選定觀測海面區域的海浪譜W(w)；

步驟5：根據所選的海浪譜，計算海面的標準差s；

步驟6：建立基于水波的二階解的海面分形模型如下：

其中：

該模型中Y_n(x)＝x+(V-w_n/k₀bⁿ)t；?κ＝(1+c)/2c；r是觀測海面某點x與海面區域所建立坐標系原點之間所包含的波浪周期數；σ是步驟5獲得的海面的標準差；k₀是步驟2獲得的觀測海面的最大波數值；b是海面分形模型的尺度因子，s是海面的分形維度；x是在所觀測海面區域的二維平?面坐標系中觀測點的水平坐標位置；t為觀測時刻；V是觀測平臺的速度，觀測平臺包括采用固定平臺、衛星或者飛機平臺，V＝0時即計算固定觀測平臺發射電磁波的海面散射系數；f_n(t)是在0和2π之間均勻分布的隨機變量；并且其中歸一化因子?假設待觀測海面區域由N_f個波浪疊加而成，T_n是海面分解N_f個波浪的周期由大到小順序排列的第n個周期，?

步驟7：

根據海面的分形模型，獲得海面模型的相關長度ξ₀從而確定觀測海面的長度2L，所述相關長度x₀滿足?相關長度ξ₀的范圍的邊界?和?的獲得方法如下：

a)設?是線性模型?的相關長度，其中?k₀是步驟2獲得的觀測海面的最大波數值，從而?滿足

b)設?是線性模型：

的相關長度，其中?k₀是步驟2獲得的觀測海面的最大波數值，從而?滿足

觀測海面區域的長度2L選取為50～80個相關長度以上；?

步驟8：由步驟6中所得到的海面分形模型，計算海面的散射系數。