[發明專利]一種獲取高真實感海浪泡沫光散射系數的方法

有效

• 申請號: 201710720579.2
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN108536884B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 吳鑫;夏仁杰;黃曦;孫浩;張建奇
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01C13/00
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

1.一種獲取高真實感海浪泡沫光散射系數的方法，其特征在于，包括：

獲取海浪參數；其中，所述海浪參數包括：海況參數、海浪運動參數、海浪泡沫參數和天氣參數；所述海況參數包括海浪的道氏波級、近海面風速和海表溫度廓線；所述海浪運動參數包括海浪的運動方向、風阻大小和風向；所述海浪泡沫參數包括泡沫的尺寸、濃度、混合比例和海水鹽度；所述天氣參數包括風速、壓強、溫度和濕度；

根據所述海浪參數，建立海浪運動模型，得到海浪高度場分布；

根據所述海浪高度場分布，疊加海浪泡沫的分布模型，得到海面泡沫的混合狀態分布；其中，所述海面泡沫的混合狀態分布包括：海浪泡沫中的氣泡和水滴的混合比例，以及在切面(x,y)處的尺寸大小；

根據所述海面泡沫的混合狀態分布，求解矢量輻射傳輸方程得到海浪泡沫的光散射系數；

所述建立海浪運動模型包括：將海浪參數中的任意時刻的浪高h(X,t)對水平位置X＝(x,z)的所有正弦函數求和，表示為：

其中，X為海浪空間指定網格點的位置矢量，h(X,t)為點X處在t時刻的浪高，t是時間，K為波數二維矢量，K＝(k_x,k_y)；k_x＝2πn/L_x；k_z＝2πm/L_z，L_x和L_z是在x和z方向上的海平面范圍，n和m是區間[-N/2,N/2]和[-M/2,M/2]內的整數點個數，以及N和M是FFT的網格大小；

在空間頻域表達為：

其中，為浪高總均值，j表示虛數單位，表示經過傅里葉變換計算得到的浪高。

2.根據權利要求1所述的獲取高真實感海浪泡沫光散射系數的方法，其特征在于，所述海面泡沫的混合狀態分布符合高斯分布。

3.根據權利要求1或2所述的獲取高真實感海浪泡沫光散射系數的方法，其特征在于，所述海浪高度場分布為：

其中，N和M分別表示FFT的網格大小，X為海浪空間指定網格點的位置矢量，h(X,t)為點X處在t時刻的浪高，t是時間，K為波數二維矢量，表示浪高的傅里葉變換，

4.根據權利要求3所述的獲取高真實感海浪泡沫光散射系數的方法，其特征在于，所述海面泡沫的混合狀態分布為：

其中，R_bubble(x,y₁)和R_drip(x,y₂)分別表示海浪泡沫中的氣泡和水滴在切面(x,y)處的尺寸大小，ω₁和ω₂分別表示氣泡和水滴的混合比例，μ為海面波峰處的橫坐標，h為海面的縱坐標，s為半波寬度，η_b和η_d分別為氣泡和水滴的空間尺寸偏差常數，C₁和C₂分別表示氣泡和水滴的體積濃度，T為溫度常數。

5.根據權利要求4所述的獲取高真實感海浪泡沫光散射系數的方法，其特征在于，所述矢量輻射傳輸方程為：

其中，I_λ為路徑s上沿著方向的光譜輻射密度，I_bλ為光譜黑體輻射密度，σ_sλ為光散射系數，K_λ為光吸收系數，Φ_λ為散射相位函數，Ω′為方位角。