[發(fā)明專利]一種適用于包含多雜質(zhì)的河冰的河冰RCS的確定方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711405750.7 | 申請日： | 2017-12-22 |
| 公開（公告）號： | CN108152800B | 公開（公告）日： | 2021-11-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 譚維賢;黃平平;石強;王艷榮;胡楚鋒 | 申請（專利權(quán)）人： | 內(nèi)蒙古工業(yè)大學 |
| 主分類號： | G01S7/41 | 分類號： | G01S7/41 |
| 代理公司： | 北京金信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225 | 代理人： | 黃威;喻嶸 |
| 地址： | 010051 內(nèi)蒙古*** | 國省代碼： | 內(nèi)蒙古;15 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 適用于 包含 雜質(zhì) rcs 確定 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種適用于包含多雜質(zhì)的河冰的河冰RCS的確定方法，包括：獲取具有隨機分布的球形泥沙散射粒子的VRT參數(shù)；獲取具有隨機分布的橢球形氣泡散射粒子的VRT參數(shù)；通過算術(shù)平均方法獲得不同河冰介質(zhì)層的介電常數(shù)；確定不同介質(zhì)交界面的透射率矩陣；將球形泥沙散射粒子的VRT參數(shù)、橢球形氣泡散射粒子的VRT參數(shù)以及透射率矩陣和預設(shè)的輻射傳輸方程，獲得不同散射情形下電磁波的散射強度；根據(jù)所述不同散射情形下電磁波的散射強度得到不同散射情形下河冰的RCS；根據(jù)所述不同散射情形下河冰的RCS確定總的RCS。本發(fā)明能夠計算河冰上下層表面RCS、河冰內(nèi)部不同介質(zhì)交界面的RCS、不同介質(zhì)層中散射粒子貢獻的RCS以及總的RCS。本發(fā)明具有測量精度高的特點。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種利用微波散射測量包含多雜質(zhì)的河冰的河冰RCS的確定方法，屬于微波測量領(lǐng)域。
背景技術(shù)
在黃河內(nèi)蒙古河段由于緯度及氣溫的影響，河冰每年都會封凍，在流凌期可能還會發(fā)生流凌災害。黃河的組成成分與世界其他河流還有很大不同，黃河的輸沙量位居世界第一，在這種情況下，黃河冰的組成成分也會有一定的泥沙。在目前的研究中，多國的學者對河冰中氣泡的電磁散射進行大量研究，認為氣泡是造成河冰體散射的重要原因。但是對于黃河冰這種除了包含氣泡還包含較多泥沙雜質(zhì)的研究還是非常少。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種適用于包含多雜質(zhì)的河冰的河冰RCS的確定方法，其中RCS(英文全稱：Radar Cross Section，雷達散射截面積)，其中河冰是指河水因熱量變化產(chǎn)生的結(jié)冰現(xiàn)象。本發(fā)明實施例通過求解輻射傳輸方程得到電磁波的散射強度，進一步確定河冰的RCS。具體的實施過程包括：
S1、定義入射波的強度以及輻射傳輸方程；
S2、獲取具有隨機分布的球形泥沙散射粒子的VRT參數(shù)，具體包括散射振幅函數(shù)、散射吸收參數(shù)、相矩陣；
S3、獲取具有隨機分布的橢球形氣泡散射粒子的VRT參數(shù)，具體包括散射振幅函數(shù)、散射吸收參數(shù)、相矩陣；
S4、通過算術(shù)平均方法獲得不同河冰介質(zhì)層的介電常數(shù)；
S5、確定不同介質(zhì)交界面的透射率矩陣；
S6、將S2與S3計算出的VRT參數(shù)以及S5中的透射率矩陣帶入到輻射傳輸方程中，求解不同散射情形下電磁波的散射強度
S7、將S6計算出的散射強度帶入到公式中，從而計算出不同散射情形下河冰的RCS；
S8、將不同散射情形計算出的RCS相加算出總的RCS；
進一步地，步驟S2中，求解球形泥沙粒子VRT參數(shù)的具體方法為：
S21、根據(jù)瑞利近似ka＜＜1，a為散射體的半徑，不考慮介質(zhì)層中球形散射粒子的內(nèi)部散射，以此求出散射電場，再根據(jù)散射電場與入射電場的關(guān)系求出散射振幅函數(shù)fpq；
S22、根據(jù)入射方向的電磁波強度與來自散射方向的電磁波強度的耦合關(guān)系求出相矩陣P2；
S23、計算球形散射體散射粒子散射系數(shù)κs2、吸收系數(shù)κa1以及背景介質(zhì)的吸收系數(shù)κa2；
進一步地，步驟S3中，求解橢球形氣泡粒子VRT參數(shù)的具體方法為：
S31、計算過程與球形粒子相似，只是由于橢球形粒子不是非常對稱計算復雜度要大一些，根據(jù)瑞利近似kc＜＜1，c為散射體的最大半長軸，不考慮介質(zhì)層中球形散射粒子的內(nèi)部散射，以此求出散射電場，再根據(jù)散射電場與入射電場的關(guān)系求出散射振幅函數(shù)fpq；
S32、根據(jù)入射方向的電磁波強度與來自散射方向的電磁波強度的耦合關(guān)系求出相矩陣P1；
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