粗糙面和植被電磁散射解析及數(shù)值方法研究.pdf

1、粗糙表面及植被電磁散射理論的研究，作為電磁面散射和體散射的典型代表，因其在氣象、海洋、環(huán)境、軍事等諸多領(lǐng)域的重要應(yīng)用，成為專家學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)。本文針對(duì)粗糙面及植被電磁散射的相關(guān)解析理論和數(shù)值方法進(jìn)行了較深入的研究工作。 粗糙面的電磁散射的解析理論方面，本文就前人解析模型中對(duì)粗糙面斜率的隨機(jī)分布特性只做了簡(jiǎn)單近似這一問(wèn)題，針對(duì)介質(zhì)粗糙面提出了統(tǒng)計(jì)斜率基爾霍夫模型，完整地考慮了粗糙面高度和斜率兩組隨機(jī)特性，建立了較為準(zhǔn)確的單散射理

2、論模型。該模型引入了表面法向量的聯(lián)合概率分布函數(shù)來(lái)表征法向量之間的聯(lián)合分布規(guī)律；為計(jì)算散射幅度統(tǒng)計(jì)平均中涉及的多重概率積分，模型引入了具有較明確物理意義的協(xié)方差矩陣分解機(jī)制，并對(duì)該分解機(jī)制進(jìn)行了較為完整的理論推導(dǎo)，得到散射功率的分解機(jī)制，從而對(duì)散射系數(shù)表達(dá)式中的六重變量積分進(jìn)行了簡(jiǎn)化，最終得到散射系數(shù)的簡(jiǎn)單解析表達(dá)式。 粗糙面散射數(shù)值方法方面，針對(duì)Tsang等提出的用于二維粗糙面仿真的稀疏矩陣正則網(wǎng)格方法中存在的對(duì)于大粗糙度表面

3、收斂性較差及內(nèi)存需求大等問(wèn)題，進(jìn)行了初步的探討；編程實(shí)現(xiàn)了的該方法，從而為驗(yàn)證解析模型、解決收斂性問(wèn)題并對(duì)數(shù)值進(jìn)行深入研究搭建了仿真平臺(tái)。 植被電磁散射的方面，本文對(duì)作為典型矮植被的大豆的后向散射場(chǎng)的進(jìn)行了研究，所采用的方法吸取了分支模型和相位幅度修正模型的長(zhǎng)處。在建立植株間分布模型時(shí)，考慮到大豆植株在栽種時(shí)所具有的準(zhǔn)周期性的特點(diǎn)，引入了天線陣的方法來(lái)描述植株間的分布情況。再次，對(duì)于粗糙表面的散射貢獻(xiàn)，不同于通常采用的經(jīng)典基爾霍