CN112130122A - 一种空基高频雷达海面散射系数的估计方法 - Google Patents

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CN112130122A CN202010903703.0A CN202010903703A CN112130122A CN 112130122 A CN112130122 A CN 112130122A CN 202010903703 A CN202010903703 A CN 202010903703A CN 112130122 A CN112130122 A CN 112130122A
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Abstract

本发明提出了一种空基高频雷达海面散射系数的估计方法。本发明构建线性和非线性海面波高的傅里叶级数，进一步通过微扰分析法构建线性与非线性波高系数之间的关系模型，建立有向海浪谱与线性波高系数的关系模型；构建入射场电场强度，结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿X和Z轴方向上的分量，进一步构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型；构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型，使用傅里叶变换进一步构建海面散射系数模型。海面散射系数的估算为用于海洋遥感的空基高频雷达的参数设计提供了可靠依据，并且也是空基高频雷达海洋回波信号的反演工作的理论基础。

Description

一种空基高频雷达海面散射系数的估计方法
技术领域
本发明属于高频雷达海洋遥感领域，尤其涉及一种空基高频雷达海面散射系数的估计方法。
背景技术
由于高频/超高频电磁波的波长与海洋中的重力波波长接近，高频/超高频海洋雷达的海洋回波中包含了丰富的海洋信息。目前世界上的许多国家都采用岸基高频雷达来获取海洋表面的流场、风场和浪场信息，这些雷达的最远探测距离到250km，时间分辨率从10分钟到1小时不等，空间分辨率从300m到5km不等。岸基高频雷达为近岸的海洋观测提供了大量的数据，一定程度上满足了近岸海洋表面观测的需求。
近些年来随着电子技术的进步，空基或者星载雷达技术得到了飞速发展。雷达的体积越来越小，研制空基或星载雷达、发射卫星和租用飞机的费用都变得更低，这使得研制机载或者星载高频/超高频海洋探测雷达成为了可能。然而目前关于空基高频雷达海洋遥感的理论研究并不多，同时硬件设计经验也比较少，所以如何设计和制造空基高频雷达仍需要进一步的研究。
发明内容
本发明主要是分析高频电磁波与海浪的相互作用，在理论上计算海面散射系数，为设计和研制用于海洋观测的空基高频雷达提供理论指导，并且为雷达海洋回波的反演提供了理论基础。
一种空基高频雷达海面散射系数的估计方法，包括以下步骤：
步骤1，构建线性海面波高的傅里叶级数、非线性海面波高的傅里叶级数，进一步通过微扰分析法构建线性波高系数与非线性波高系数之间的关系模型，建立有向海浪谱与线性波高系数的关系模型；
步骤2，构建入射场电场强度，结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿X轴方向上的分量，结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿Z轴方向上的分量，进一步构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型；
步骤3，根据海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型，对海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型进行傅里叶变换得到海面散射系数模型。
作为优选，步骤1所述构建线性海面波高的傅里叶级数为：
以空间位置坐标(x，y)和时间t为自变量，建立线性海面波高f(1)(x，y，t)的傅里叶级数：
Figure BDA0002660656860000021
其中，π是圆周率，e是自然底数，i表示虚数单位，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l的取值范围分别是[-M1，M1]、[-M1，M2]、[-M3，M3]内的任意整数，散射面元边长L是傅里叶级数展开在x和y上的基本周期，T是傅里叶级数展开在t上的基本周期，p1(m，n，l)是(m，n，l)次谐波分量的傅里叶系数，p1(m，n，l)又称为线性波高系数，对于任意组m、n、l的取值，p1(m，n，l)是一个零均值的高斯随机变量；
步骤1所述非线性海面波高的傅里叶级数为：
建立非线性海面波高f(2)(x，y，t)的傅里叶级数：
Figure BDA0002660656860000022
其中，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l的取值范围分别是[-M1，M1]、[-M1，M2]、[-M3，M3]内的任意整数，p2(m，n，l)是(m，n，l)次谐波分量的傅里叶系数，p2(m，n，l)又称作非线性波高系数；
步骤1所述通过微扰分析法构建线性波高系数与非线性波高系数之间的关系模型为：
通过微扰分析法构建线性波高系数p1(m，n，l)与非线性波高系数p2(m，n，l)之间的关系模型，所述关系模型具体如下：
Figure BDA0002660656860000023
Figure BDA0002660656860000031
其中，m1、m2为±1，g代表重力加速度，
Figure BDA0002660656860000032
和
Figure BDA0002660656860000033
分别表示第一列海浪的波矢量、第二列海浪的波矢量，
Figure BDA0002660656860000034
是第一列海浪
Figure BDA0002660656860000035
的波数，
Figure BDA0002660656860000036
是第二列海浪
Figure BDA0002660656860000037
的波数，ω1是第一列海浪
Figure BDA0002660656860000038
的角频率，ω2是第二列海浪
Figure BDA0002660656860000039
的角频率，m′、n′和l′分别表示第一列海浪
Figure BDA00026606568600000310
在x、y、t方向上的谐波次数，m′、n′、l′的取值范围分别与m、n、l相同，(m-m′)、(n-n′)、(l-l′)分别表示第二列海浪
Figure BDA00026606568600000311
在x、y、t方向上的谐波系数，
Figure BDA00026606568600000312
是线性波高系数p1(m，n，l)与非线性波高系数p2(m，n，l)之间的转换系数；
步骤1所述建立有向海浪谱与线性波高系数的关系模型为：
建立有向海浪谱
Figure BDA00026606568600000313
与线性波高系数p1(m，n，l)的关系模型如下：
Figure BDA00026606568600000314
其中，
Figure BDA00026606568600000315
代表任一海浪的波矢量，
Figure BDA00026606568600000316
是海浪
Figure BDA00026606568600000317
的波数，
Figure BDA00026606568600000318
是海浪
Figure BDA00026606568600000319
对应的角频率，m、n、l分别表示海浪
Figure BDA00026606568600000320
在x、y、t方向上的谐波系数，m、n、l的取值范围与前述步骤相同，
Figure BDA00026606568600000321
是线性波高系数p1(m，n，l)的共轭，E[·]表示求均值的过程，δ(·)是狄拉克函数，有向海浪谱
Figure BDA00026606568600000322
表示海浪的能量分布情况；
作为优选，步骤2所述构建入射场电场强度为：
假设雷达波束方向沿着X轴正方向，入射场电场为垂直极化平面波，该平面波频率为fc，对应的角频率为ωc，对应的波数为k0，入射角为θi；
假设该平面波的电场强度幅值为E0，入射场电场强度
Figure BDA0002660656860000041
表示为：
Figure BDA0002660656860000042
入射场电场表达式中sinθi是入射角θi的正弦值，cosθi是入射角θi的余弦值，
Figure BDA0002660656860000043
是沿着X轴、Y轴、Z轴上的单位向量；
步骤2所述结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿X轴方向上的分量为：
根据微扰法，存在正整数v使得散射面元边长L与入射角θi满足
Figure BDA0002660656860000044
使用傅里叶级数表示海面近处散射场电场沿X轴方向上的分量Ex：
Figure BDA0002660656860000045
其中，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l的取值范围分别是对应区间[-M1，M1]、[-M1，M2]、[-M3，M3]内的任意整数，M1、M2和M3都是非常大的正整数。A(m，n，l)是海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的(m，n，l)次谐波系数。E(m，n，l)是(m，n，l)次谐波：
Figure BDA0002660656860000046
Figure BDA0002660656860000047
其中，
Figure BDA0002660656860000048
是(m，n，l)次谐波的波矢量沿着Z轴方向上的分量，k0是入射平面波的波数，L是傅里叶级数展开在x和y上的基本周期，T是傅里叶级数展开在t上的基本周期，E(m，n，l)中的ωc是入射平面波的角频率，E0是入射平面波的电场强度幅值，A(m，n，l)可以分为A(1)(m，n，l)和A(2)(m，n，l)两部分：
A(m，n，l)＝A(1)(m，n，l)+A(2)(m，n，l)
Figure BDA0002660656860000049
Figure BDA00026606568600000410
Figure BDA0002660656860000051
A(1)(m，n，l)是海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的一阶谐波系数，A(2)(m，n，l)是海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的二阶谐波系数，并且可以表示成以Q1(m，n，l，m′，n′，l′)为累加项的累加和形式。sinθi是入射角θi的正弦值，m、n、l和m′、n′、l′与前述步骤中的定义和取值范围相同；
步骤2所述结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿Z轴方向上的分量为：
根据微扰法，使用傅里叶级数表示海面近处散射场电场沿Z轴方向上的分量Ez：
Figure BDA0002660656860000052
其中，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l的取值范围分别是对应区间[-M1，M1]、[-M1，M2]、[-M3，M3]内的任意整数，M1、M2和M3都是非常大的正整数，C(m，n，l)是海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的(m，n，l)次谐波系数，同样表示(m，n，l)次谐波，C(m，n，l)可以分为C(1)(m，n，l)和C(2)(m，n，l)两部分：
C(m，n，l)＝C(1)(m，n，l)+C(2)(m，n，l)
Figure BDA0002660656860000053
Figure BDA0002660656860000054
Figure BDA0002660656860000061
其中，C(1)(m，n，l)是海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的一阶谐波系数，C(2)(m，n，l)是海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的二阶谐波系数，并且可以表示成以Q2(m，n，l，m′，n′，l′)为累加项的累加和形式，sinθi是入射角θi的正弦值，而m、n、l和m′、n′、l′与前述步骤中的定义和取值范围相同；
步骤2所述构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型为：
通过海面近处散射场电场沿着X轴方向上的分量、海面近处散射场电场沿着Z轴方向上的分量构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型；
由于发射天线与接收天线处在同一位置，且离散射面元中心的距离为R0，同时R0＞＞L，那么发射天线和接收天线都位于在海面远处；
所述海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型：
Figure BDA0002660656860000062
Figure BDA0002660656860000063
其中，H(R0，t)是用磁场强度描述的垂直极化场强分量，并且可以表示成以ξ(m，n，l)为累加项的累加和形式。∈0是真空中的介电常数，μ0是真空中的磁导率，θ表示入射角θi或者反射角θs，m、n、l与前述步骤中的定义和取值范围相同，A(m，n，l)是海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的(m，n，l)次谐波系数，C(m，n，l)是海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的(m，n，l)次谐波系数。sin(·)和cos(·)分别表示正弦函数和余弦函数，E0是入射平面波电场强度的幅值，ωc是入射平面波的角频率，k0是入射平面波的波数，L是海面波高傅里叶级数展开在x和y上的基本周期，T是海面波高傅里叶级数展开在t上的基本周期；
作为优选，步骤3所述构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型为：
R(τ)＝E[H(R0，t)H*(R0，t+τ)]
其中，E[·]表示求均值的过程，H(R0，t)是步骤2.4中给出的垂直极化场强分量，H*(R0，t+τ)是H(R0，t+τ)的共轭，τ是时间差，由于H(R0，t)中包含海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的(m，n，l)次谐波系数A(m，n，l)和海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的(m，n，l)次谐波系数C(m，n，l)，并且A(m，n，l)和C(m，n，l)都可以分为两部分，那么R(τ)同样包含两部分，时间自相关函数模型R(τ)具体如下：
R(τ)＝R(1)(τ)+R(2)(τ)
Figure BDA0002660656860000071
Figure BDA0002660656860000072
R(1)(τ)是一阶自相关函数模型，R(2)(τ)是二阶自相关函数模型，ΓH成为水动力耦合系数，并且该水动力耦合系数与步骤1.3中定义的模型
Figure BDA0002660656860000073
相等，ΓEM为电磁耦合系数，由于电磁耦合系数表达形式复杂，其具体结果在后续步骤给出，m、n、l和m′、n′、l′与前述步骤中的定义和取值范围相同，L是海面波高傅里叶级数展开在x和y上的基本周期；T是海面波高傅里叶级数展开在t上的基本周期，∈0是真空中的介电常数，μ0是真空中的磁导率，θ表示入射角θi或者反射角θs，R0表示发射天线或接收天线处到散射面元中心的距离，E0是入射平面波电场强度的幅值，ωc是入射平面波的角频率，k0是入射平面波的波数；
步骤3所述对海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型进行傅里叶变换，并将离散形式的傅里叶变换的计算结果转化为积分，得到海面散射系数模型为：
Figure BDA0002660656860000081
σ(ω′)＝σ(1)(ω′)+σ(2)(ω′)
Figure BDA0002660656860000082
Figure BDA0002660656860000083
Figure BDA0002660656860000084
上式中，H0是与入射场电场强度幅值E0相对应磁场强度幅值，ω′表示频域变量，R0表示发射天线或接收天线处到散射面元中心的距离，L表示散射面元边长，σ(1)(ω′)和σ(2)(ω′)分别是一阶海面散射系数和二阶海面散射系数；
步骤3所述对海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型进行傅里叶变换，得到海面散射系数模型σ(ω′)是一个关于入射角θ的函数，由于多普勒频移ωd＝ω′-ωc，那么可以将海面散射系数σ(ω)重新写为σ(ωd，θ)，并且将离散级数转化为积分，化简整理之后的海面散射系数模型σ(ωd，θ)具体如下：
σ(ωd，θ)＝σ(ω′)＝σ(1)(ωd，θ)+σ(2)(ωd，θ)
Figure BDA0002660656860000085
Figure BDA0002660656860000086
一阶海面散射系数σ(1)(ωd，θ)中的
Figure BDA0002660656860000087
代表雷达波束的波矢量，
Figure BDA0002660656860000088
Figure BDA0002660656860000089
是布拉格频率，sinθ是入射角θ的正弦值，k0是雷达发射的入射电磁波的波数，二阶海面散射系数σ(2)(ωd，θ)中的p和q是二重积分的积分变量，g代表重力加速度，
Figure BDA00026606568600000810
和
Figure BDA00026606568600000811
是两列海浪的波矢量，
Figure BDA00026606568600000812
是海浪
Figure BDA00026606568600000813
的波数，
Figure BDA00026606568600000814
是海浪
Figure BDA00026606568600000815
的波数，m1＝±1和m2＝±1代表不同的海浪传播方向，电磁耦合系数ΓEM和水动力耦合系数ΓH具体如下：
Figure BDA0002660656860000091
Figure BDA0002660656860000092
电磁耦合系数ΓEM中的k1x、k2x分别是海浪
Figure BDA0002660656860000093
和
Figure BDA0002660656860000094
的波矢量在X轴方向上的分量，k0是雷达发射的入射电磁波的波数，cosθ是入射角θ的余弦值，两列海浪的波矢量
Figure BDA0002660656860000095
和
Figure BDA0002660656860000096
前面已经给出，水动力耦合系数ΓH中的ωd是多普勒频移，
Figure BDA0002660656860000097
是海浪
Figure BDA0002660656860000098
的波数，
Figure BDA0002660656860000099
是海浪
Figure BDA00026606568600000910
的波数。
本发明为空基高频雷达提供了一种方法来计算海面散射系数。该方法能够为用于海洋遥感的空基高频雷达选择合适的工作频率，并且可以帮助雷达设计者根据实际的雷达硬件性能选择合适的雷达波束入射角度。
附图说明
图1：是本发明方法流程图。
图2：是散射面元的几何模型。
图3：是本发明仿真结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图3介绍本发明的具体实施方式为一种空基高频雷达海面散射系数的估计方法，包括以下步骤：
步骤1，构建线性海面波高的傅里叶级数、非线性海面波高的傅里叶级数，进一步通过微扰分析法构建线性波高系数与非线性波高系数之间的关系模型，建立有向海浪谱与线性波高系数的关系模型；
步骤1所述构建线性海面波高的傅里叶级数为：
以空间位置坐标(x，y)和时间t为自变量，建立线性海面波高f(1)(x，y，t)的傅里叶级数：
Figure BDA0002660656860000101
其中，π是圆周率，e是自然底数，i表示虚数单位，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l的取值范围分别是[-M1，M1]、[-M1，M2]、[-M3，M3]内的任意整数，散射面元边长L是傅里叶级数展开在x和y上的基本周期，T是傅里叶级数展开在t上的基本周期，p1(m，n，l)是(m，n，l)次谐波分量的傅里叶系数，p1(m，n，l)又称为线性波高系数，对于任意组m、n、l的取值，p1(m，n，l)是一个零均值的高斯随机变量；
步骤1所述非线性海面波高的傅里叶级数为：
建立非线性海面波高f(2)(x，y，t)的傅里叶级数：
Figure BDA0002660656860000102
其中，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l的取值范围分别是[-M1，M1]、[-M1，M2]、[-M3，M3]内的任意整数，p2(m，n，l)是(m，n，l)次谐波分量的傅里叶系数，p2(m，n，l)又称作非线性波高系数；
步骤1所述通过微扰分析法构建线性波高系数与非线性波高系数之间的关系模型为：
通过微扰分析法构建线性波高系数p1(m，n，l)与非线性波高系数p2(m，n，l)之间的关系模型，所述关系模型具体如下：
Figure BDA0002660656860000103
Figure BDA0002660656860000104
Figure BDA0002660656860000111
其中，m1、m2为±1，g代表重力加速度，
Figure BDA0002660656860000112
和
Figure BDA0002660656860000113
分别表示第一列海浪的波矢量、第二列海浪的波矢量，
Figure BDA0002660656860000114
是第一列海浪
Figure BDA0002660656860000115
的波数，
Figure BDA0002660656860000116
是第二列海浪
Figure BDA0002660656860000117
的波数，ω1是第一列海浪
Figure BDA0002660656860000118
的角频率，ω2是第二列海浪
Figure BDA0002660656860000119
的角频率，m′、n′和l′分别表示第一列海浪
Figure BDA00026606568600001110
在x、y、t方向上的谐波次数，m′、n′、l′的取值范围分别与m、n、l相同，(m-m′)、(n-n′)、(l-l′)分别表示第二列海浪
Figure BDA00026606568600001111
在x、y、t方向上的谐波系数，
Figure BDA00026606568600001112
是线性波高系数p1(m，n，l)与非线性波高系数p2(m，n，l)之间的转换系数；
步骤1所述建立有向海浪谱与线性波高系数的关系模型为：
建立有向海浪谱
Figure BDA00026606568600001113
与线性波高系数p1(m，n，l)的关系模型如下：
Figure BDA00026606568600001114
其中，
Figure BDA00026606568600001115
代表任一海浪的波矢量，
Figure BDA00026606568600001116
是海浪
Figure BDA00026606568600001117
的波数，
Figure BDA00026606568600001118
是海浪
Figure BDA00026606568600001119
对应的角频率，m、n、l分别表示海浪
Figure BDA00026606568600001120
在x、y、t方向上的谐波系数，m、n、l的取值范围与前述步骤相同，
Figure BDA00026606568600001121
是线性波高系数p1(m，n，l)的共轭，E[·]表示求均值的过程，δ(·)是狄拉克函数，有向海浪谱
Figure BDA00026606568600001122
表示海浪的能量分布情况，具体表达式如下：
Figure BDA00026606568600001123
其中选取风速U＝8m/s或者有效浪高
Figure BDA00026606568600001124
风向α*＝90°；
步骤2，构建入射场电场强度，结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿X轴方向上的分量，结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿Z轴方向上的分量，进一步构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型；
步骤2所述构建入射场电场强度为：
假设雷达波束方向沿着X轴正方向，入射场电场为垂直极化平面波，该平面波频率为fc＝8MHz，对应的角频率为ωc，对应的波数为k0，入射角为θi＝70°；
假设该平面波的电场强度幅值为E0，入射场电场强度
Figure BDA0002660656860000121
表示为：
Figure BDA0002660656860000122
入射场电场表达式中sinθi是入射角θi的正弦值，cosθi是入射角θi的余弦值，
Figure BDA0002660656860000123
是沿着X轴、Y轴、Z轴上的单位向量；
步骤2所述结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿X轴方向上的分量为：
根据微扰法，存在正整数v使得散射面元边长L与入射角θi满足
Figure BDA0002660656860000124
使用傅里叶级数表示海面近处散射场电场沿X轴方向上的分量Ex：
Figure BDA0002660656860000125
其中，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l的取值范围分别是对应区间[-M1，M1]、[-M1，M2]、[-M3，M3]内的任意整数，M1、M2和M3都是非常大的正整数。A(m，n，l)是海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的(m，n，l)次谐波系数。E(m，n，l)是(m，n，l)次谐波：
Figure BDA0002660656860000126
Figure BDA0002660656860000127
其中，
Figure BDA0002660656860000128
是(m，n，l)次谐波的波矢量沿着Z轴方向上的分量，k0是入射平面波的波数，L是傅里叶级数展开在x和y上的基本周期，T是傅里叶级数展开在t上的基本周期，E(m，n，l)中的ωc是入射平面波的角频率，E0是入射平面波的电场强度幅值，A(m，n，l)可以分为A(1)(m，n，l)和A(2)(m，n，l)两部分：
A(m，n，l)＝A(1)(m，n，l)+A(2)(m，n，l)
Figure BDA0002660656860000131
Figure BDA0002660656860000132
Figure BDA0002660656860000133
A(1)(m，n，l)是海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的一阶谐波系数，A(2)(m，n，l)是海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的二阶谐波系数，并且可以表示成以Q1(m，n，l，m′，n′，l′)为累加项的累加和形式。sinθi是入射角θi的正弦值，m、n、l和m′、n′、l′与前述步骤中的定义和取值范围相同；
步骤2所述结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿Z轴方向上的分量为：
根据微扰法，使用傅里叶级数表示海面近处散射场电场沿Z轴方向上的分量Ez：
Figure BDA0002660656860000134
其中，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l的取值范围分别是对应区间[-M1，M1]、[-M1，M2]、[-M3，M3]内的任意整数，M1、M2和M3都是非常大的正整数，C(m，n，l)是海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的(m，n，l)次谐波系数，同样表示(m，n，l)次谐波，C(m，n，l)可以分为C(1)(m，n，l)和C(2)(m，n，l)两部分：
C(m，n，l)＝C(1)(m，n，l)+C(2)(m，n，l)
Figure BDA0002660656860000135
Figure BDA0002660656860000136
Figure BDA0002660656860000141
其中，C(1)(m，n，l)是海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的一阶谐波系数，C(2)(m，n，l)是海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的二阶谐波系数，并且可以表示成以Q2(m，n，l，m′，n′，l′)为累加项的累加和形式，sinθi是入射角θi的正弦值，而m、n、l和m′、n′、l′与前述步骤中的定义和取值范围相同；
步骤2所述构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型为：
通过海面近处散射场电场沿着X轴方向上的分量、海面近处散射场电场沿着Z轴方向上的分量构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型；
由于发射天线与接收天线处在同一位置，且离散射面元中心的距离为R0，同时R0＞＞L，那么发射天线和接收天线都位于在海面远处；
所述海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型：
Figure BDA0002660656860000142
Figure BDA0002660656860000143
其中，H(R0，t)是用磁场强度描述的垂直极化场强分量，并且可以表示成以ξ(m，n，l)为累加项的累加和形式。∈0是真空中的介电常数，μ0是真空中的磁导率，θ表示入射角θi或者反射角θs，m、n、l与前述步骤中的定义和取值范围相同，A(m，n，l)是海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的(m，n，l)次谐波系数，C(m，n，l)是海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的(m，n，l)次谐波系数。sin(·)和cos(·)分别表示正弦函数和余弦函数，E0是入射平面波电场强度的幅值，ωc是入射平面波的角频率，k0是入射平面波的波数，L是海面波高傅里叶级数展开在x和y上的基本周期，T是海面波高傅里叶级数展开在t上的基本周期；
步骤3，根据海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型，对海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型进行傅里叶变换得到海面散射系数模型，
步骤3所述构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型为：
R(τ)＝E[H(R0，t)H*(R0，t+τ)]
其中，E[·]表示求均值的过程，H(R0，t)是步骤2.4中给出的垂直极化场强分量，H*(R0，t+τ)是H(R0，t+τ)的共轭，τ是时间差，由于H(R0，t)中包含海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的(m，n，l)次谐波系数A(m，n，l)和海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的(m，n，l)次谐波系数C(m，n，l)，并且A(m，n，l)和C(m，n，l)都可以分为两部分，那么R(τ)同样包含两部分，时间自相关函数模型R(τ)具体如下：
R(τ)＝R(1)(τ)+R(2)(τ)
Figure BDA0002660656860000151
Figure BDA0002660656860000152
R(1)(τ)是一阶自相关函数模型，R(2)(τ)是二阶自相关函数模型，ΓH成为水动力耦合系数，并且该水动力耦合系数与步骤1.3中定义的模型
Figure BDA0002660656860000153
相等，ΓEM为电磁耦合系数，由于电磁耦合系数表达形式复杂，其具体结果在后续步骤给出，m、n、l和m′、n′、l′与前述步骤中的定义和取值范围相同，L是海面波高傅里叶级数展开在x和y上的基本周期；T是海面波高傅里叶级数展开在t上的基本周期，∈0是真空中的介电常数，μ0是真空中的磁导率，θ表示入射角θi或者反射角θs，R0表示发射天线或接收天线处到散射面元中心的距离，E0是入射平面波电场强度的幅值，ωc是入射平面波的角频率，k0是入射平面波的波数；
步骤3所述对海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型进行傅里叶变换，并将离散形式的傅里叶变换的计算结果转化为积分，得到海面散射系数模型为：
Figure BDA0002660656860000161
σ(ω′)＝σ(1)(ω′)+σ(2)(ω′)
Figure BDA0002660656860000162
Figure BDA0002660656860000163
上式中，H0是与入射场电场强度幅值E0相对应磁场强度幅值，ω′表示频域变量，R0表示发射天线或接收天线处到散射面元中心的距离，L表示散射面元边长，σ(1)(ω′)和σ(2)(ω′)分别是一阶海面散射系数和二阶海面散射系数；
步骤3所述对海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型进行傅里叶变换，得到海面散射系数模型σ(ω′)是一个关于入射角θ的函数，由于多普勒频移ωd＝ω′-ωc，那么可以将海面散射系数σ(ω)重新写为σ(ωd，θ)，并且将离散级数转化为积分，化简整理之后的海面散射系数模型σ(ωd，θ)具体如下：
σ(ωd，θ)＝σ(ω′)＝σ(1)(ωd，θ)+σ(2)(ωd，θ)
Figure BDA0002660656860000168
Figure BDA0002660656860000164
一阶海面散射系数σ(1)(ωd，θ)中的
Figure BDA0002660656860000165
代表雷达波束的波矢量，
Figure BDA0002660656860000166
Figure BDA0002660656860000167
是布拉格频率，sinθ是入射角θ的正弦值，k0是雷达发射的入射电磁波的波数，二阶海面散射系数σ(2)(ωd，θ)中的p和q是二重积分的积分变量，g代表重力加速度，
Figure BDA0002660656860000171
和
Figure BDA0002660656860000172
是两列海浪的波矢量，
Figure BDA0002660656860000173
是海浪
Figure BDA0002660656860000174
的波数，
Figure BDA0002660656860000175
是海浪
Figure BDA0002660656860000176
的波数，m1＝±1和m2＝±1代表不同的海浪传播方向，电磁耦合系数ΓEM和水动力耦合系数ΓH具体如下：
Figure BDA0002660656860000177
Figure BDA0002660656860000178
电磁耦合系数ΓEM中的k1x、k2x分别是海浪
Figure BDA0002660656860000179
和
Figure BDA00026606568600001710
的波矢量在X轴方向上的分量，k0是雷达发射的入射电磁波的波数，cosθ是入射角θ的余弦值，两列海浪的波矢量
Figure BDA00026606568600001711
和
Figure BDA00026606568600001712
前面已经给出，水动力耦合系数ΓH中的ωd是多普勒频移，
Figure BDA00026606568600001713
是海浪
Figure BDA00026606568600001714
的波数，
Figure BDA00026606568600001715
是海浪
Figure BDA00026606568600001716
的波数。
使用计算机模拟仿真入射角度θi＝70°、风速U＝8m/s、风向α*＝90°、雷达工作频率fc＝8MHz时，对应的σ(1)(ωd，θ)和σ(2)(ωd，θ)，如图3所示。
本文中所描述的具体实例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文使用了风速、风向、海面散射系数等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明专利的本质。

Claims (4)

1.一种空基高频雷达海面散射系数的估计方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，构建线性海面波高的傅里叶级数、非线性海面波高的傅里叶级数，进一步通过微扰分析法构建线性波高系数与非线性波高系数之间的关系模型，建立有向海浪谱与线性波高系数的关系模型；
步骤2，构建入射场电场强度，结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿X轴方向上的分量，结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿Z轴方向上的分量，进一步构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型；
步骤3，根据海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型，对海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型进行傅里叶变换得到海面散射系数模型。
2.根据权利要求1所述的空基高频雷达海面散射系数的估计方法，其特征在于：
步骤1所述构建线性海面波高的傅里叶级数为：
以空间位置坐标(x，y)和时间t为自变量，建立线性海面波高f(1)(x，y，t)的傅里叶级数：
Figure FDA0002660656850000011
其中，π是圆周率，e是自然底数，i表示虚数单位，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l的取值范围分别是[-M1，M1]、[-M1，M2]、[-M3，M3]内的任意整数，散射面元边长L是傅里叶级数展开在x和y上的基本周期，T是傅里叶级数展开在t上的基本周期，p1(m，n，l)是(m，n，l)次谐波分量的傅里叶系数，p1(m，n，l)又称为线性波高系数，对于任意组m、n、l的取值，p1(m，n，l)是一个零均值的高斯随机变量；
步骤1所述非线性海面波高的傅里叶级数为：
建立非线性海面波高f(2)(x，y，t)的傅里叶级数：
Figure FDA0002660656850000021
其中，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l的取值范围分别是[-M1，M1]、[-M1，M2]、[-M3，M3]内的任意整数，p2(m，n，l)是(m，n，l)次谐波分量的傅里叶系数，p2(m，n，l)又称作非线性波高系数；
步骤1所述通过微扰分析法构建线性波高系数与非线性波高系数之间的关系模型为：
通过微扰分析法构建线性波高系数p1(m，n，l)与非线性波高系数p2(m，n，l)之间的关系模型，所述关系模型具体如下：
Figure FDA0002660656850000022
Figure FDA0002660656850000023
其中，m1、m2为±1，g代表重力加速度，
Figure FDA0002660656850000024
和
Figure FDA0002660656850000025
分别表示第一列海浪的波矢量、第二列海浪的波矢量，
Figure FDA0002660656850000026
是第一列海浪
Figure FDA0002660656850000027
的波数，
Figure FDA0002660656850000028
是第二列海浪
Figure FDA0002660656850000029
的波数，ω1是第一列海浪
Figure FDA00026606568500000210
的角频率，ω2是第二列海浪
Figure FDA00026606568500000211
的角频率，m′、n′和l′分别表示第一列海浪
Figure FDA00026606568500000212
在x、y、t方向上的谐波次数，m′、n′、l′的取值范围分别与m、n、l相同，(m-m′)、(n-n′)、(l-l′)分别表示第二列海浪
Figure FDA00026606568500000213
在x、y、t方向上的谐波系数，
Figure FDA00026606568500000214
是线性波高系数p1(m，n，l)与非线性波高系数p2(m，n，l)之间的转换系数；
步骤1所述建立有向海浪谱与线性波高系数的关系模型为：
建立有向海浪谱
Figure FDA0002660656850000031
与线性波高系数p1(m，n，l)的关系模型如下：
Figure FDA0002660656850000032
其中，
Figure FDA0002660656850000033
代表任一海浪的波矢量，
Figure FDA0002660656850000034
是海浪
Figure FDA0002660656850000035
的波数，
Figure FDA0002660656850000036
是海浪
Figure FDA0002660656850000037
对应的角频率，m、n、l分别表示海浪
Figure FDA0002660656850000038
在x、y、t方向上的谐波系数，m、n、l的取值范围与前述步骤相同，
Figure FDA0002660656850000039
是线性波高系数p1(m，n，l)的共轭，E[·]表示求均值的过程，δ(·)是狄拉克函数，有向海浪谱
Figure FDA00026606568500000310
表示海浪的能量分布情况。
3.根据权利要求1所述的空基高频雷达海面散射系数的估计方法，其特征在于：
步骤2所述构建入射场电场强度为：
假设雷达波束方向沿着X轴正方向，入射场电场为垂直极化平面波，该平面波频率为fc，对应的角频率为ωc，对应的波数为k0，入射角为θi；
假设该平面波的电场强度幅值为E0，入射场电场强度
Figure FDA00026606568500000311
表示为：
Figure FDA00026606568500000312
入射场电场表达式中sinθi是入射角θi的正弦值，cosθi是入射角θi的余弦值，
Figure FDA00026606568500000313
是沿着X轴、Y轴、Z轴上的单位向量；
步骤2所述结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿X轴方向上的分量为：
根据微扰法，存在正整数v使得散射面元边长L与入射角θi满足
Figure FDA00026606568500000314
使用傅里叶级数表示海面近处散射场电场沿X轴方向上的分量Ex：
Figure FDA00026606568500000315
其中，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l的取值范围分别是对应区间[-M1，M1]、[-M1，M2]、[-M3，M3]内的任意整数，M1、M2和M3都是非常大的正整数，A(m，n，l)是海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的(m，n，l)次谐波系数，E(m，n，l)是(m，n，l)次谐波：
Figure FDA00026606568500000316
Figure FDA0002660656850000041
其中，
Figure FDA0002660656850000042
是(m，n，l)次谐波的波矢量沿着Z轴方向上的分量，k0是入射平面波的波数，L是傅里叶级数展开在x和y上的基本周期，T是傅里叶级数展开在t上的基本周期，E(m，n，l)中的ωc是入射平面波的角频率，E0是入射平面波的电场强度幅值，A(m，n，l)可以分为A(1)(m，n，l)和A(2)(m，n，l)两部分：
A(m，n，l)＝A(1)(m，n，l)+A(2)(m，n，l)
Figure FDA0002660656850000043
Figure FDA0002660656850000044
Figure FDA0002660656850000045
A(1)(m，n，l)是海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的一阶谐波系数，A(2)(m，n，l)是海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的二阶谐波系数，并且可以表示成以Q1(m，n，l，m′，n′，l′)为累加项的累加和形式，sinθi是入射角θi的正弦值，m、n、l和m′、n′、l′与前述步骤中的定义和取值范围相同；
步骤2所述结合入射场电场强度通过微扰法依据傅里叶级数构建海面近处散射场电场沿Z轴方向上的分量为：
根据微扰法，使用傅里叶级数表示海面近处散射场电场沿Z轴方向上的分量Ez：
Figure FDA0002660656850000046
其中，m、n、l分别表示x、y、t方向上的谐波次数，m、n、l的取值范围分别是对应区间[-M1，M1]、[-M1，M2]、[-M3，M3]内的任意整数，M1、M2和M3都是非常大的正整数，C(m，n，l)是海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的(m，n，l)次谐波系数，同样表示(m，n，l)次谐波，C(m，n，l)可以分为C(1)(m，n，l)和C(2)(m，n，l)两部分：
C(m，n，l)＝C(1)(m，n，l)+C(2)(m，n，l)
Figure FDA0002660656850000051
Figure FDA0002660656850000052
Figure FDA0002660656850000053
其中，C(1)(m，n，l)是海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的一阶谐波系数，C(2)(m，n，l)是海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的二阶谐波系数，并且可以表示成以Q2(m，n，l，m′，n′，l′)为累加项的累加和形式，sinθi是入射角θi的正弦值，而m、n、l和m′、n′、l′与前述步骤中的定义和取值范围相同；
步骤2所述构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型为：
通过海面近处散射场电场沿着X轴方向上的分量、海面近处散射场电场沿着Z轴方向上的分量构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型；
由于发射天线与接收天线处在同一位置，且离散射面元中心的距离为R0，同时R0＞＞L，那么发射天线和接收天线都位于在海面远处；
所述海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量模型：
Figure FDA0002660656850000054
Figure FDA0002660656850000055
其中，H(R0，t)是用磁场强度描述的垂直极化场强分量，并且可以表示成以ξ(m，n，l)为累加项的累加和形式，∈0是真空中的介电常数，μ0是真空中的磁导率，θ表示入射角θi或者反射角θs，m、n、l与前述步骤中的定义和取值范围相同，A(m，n，l)是海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的(m，n，l)次谐波系数，C(m，n，l)是海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的(m，n，l)次谐波系数，sin(·)和cos(·)分别表示正弦函数和余弦函数，E0是入射平面波电场强度的幅值，ωc是入射平面波的角频率，k0是入射平面波的波数，L是海面波高傅里叶级数展开在x和y上的基本周期，T是海面波高傅里叶级数展开在t上的基本周期。
4.根据权利要求1所述的空基高频雷达海面散射系数的估计方法，其特征在于：
步骤3所述构建海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型为：
R(τ)＝E[H(R0，t)H*(R0，t+τ)]
其中，E[·]表示求均值的过程，H(R0，t)是步骤2.4中给出的垂直极化场强分量，H*(R0，t+τ)是H(R0，t+τ)的共轭，τ是时间差，由于H(R0，t)中包含海面近处散射场电场在X轴方向上分量Ex的(m，n，l)次谐波系数A(m，n，l)和海面近处散射场电场在Z轴方向上分量Ez的(m，n，l)次谐波系数C(m，n，l)，并且A(m，n，l)和C(m，n，l)都可以分为两部分，那么R(τ)同样包含两部分，时间自相关函数模型R(τ)具体如下：
R(τ)＝R(1)(τ)+R(2)(τ)
Figure FDA0002660656850000061
Figure FDA0002660656850000062
R(1)(τ)是一阶自相关函数模型，R(2)(τ)是二阶自相关函数模型，ΓH成为水动力耦合系数，并且该水动力耦合系数与步骤1.3中定义的模型
Figure FDA0002660656850000063
相等，ΓEM为电磁耦合系数，由于电磁耦合系数表达形式复杂，其具体结果在后续步骤给出，m、n、l和m′、n′、l′与前述步骤中的定义和取值范围相同，L是海面波高傅里叶级数展开在x和y上的基本周期；T是海面波高傅里叶级数展开在t上的基本周期，∈0是真空中的介电常数，μ0是真空中的磁导率，θ表示入射角θi或者反射角θs，R0表示发射天线或接收天线处到散射面元中心的距离，E0是入射平面波电场强度的幅值，ωc是入射平面波的角频率，k0是入射平面波的波数；
步骤3所述对海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型进行傅里叶变换，并将离散形式的傅里叶变换的计算结果转化为积分，得到海面散射系数模型为：
Figure FDA0002660656850000071
σ(ω′)＝σ(1)(ω′)+σ(2)(ω′)
Figure FDA0002660656850000072
Figure FDA0002660656850000073
上式中，H0是与入射场电场强度幅值E0相对应磁场强度幅值，ω′表示频域变量，R0表示发射天线或接收天线处到散射面元中心的距离，L表示散射面元边长，σ(1)(ω′)和σ(2)(ω′)分别是一阶海面散射系数和二阶海面散射系数；
步骤3所述对海面远处散射场磁场的垂直极化场强分量的时间自相关模型进行傅里叶变换，得到海面散射系数模型σ(ω′)是一个关于入射角θ的函数，由于多普勒频移ωd＝ω′-ωc，那么可以将海面散射系数σ(ω)重新写为σ(ωd，θ)，并且将离散级数转化为积分，化简整理之后的海面散射系数模型σ(ωd，θ)具体如下：
σ(ωd，θ)＝σ(ω′)＝σ(1)(ωd，θ)+σ(2)(ωd，θ)
Figure FDA0002660656850000074
Figure FDA0002660656850000075
Figure FDA0002660656850000081
一阶海面散射系数σ(1)(ωd，θ)中的
Figure FDA0002660656850000082
代表雷达波束的波矢量，
Figure FDA0002660656850000083
Figure FDA0002660656850000084
是布拉格频率，sinθ是入射角θ的正弦值，k0是雷达发射的入射电磁波的波数，二阶海面散射系数σ(2)(ωd，θ)中的p和q是二重积分的积分变量，g代表重力加速度，
Figure FDA0002660656850000085
和
Figure FDA0002660656850000086
是两列海浪的波矢量，
Figure FDA0002660656850000087
是海浪
Figure FDA0002660656850000088
的波数，
Figure FDA0002660656850000089
是海浪
Figure FDA00026606568500000810
的波数，m1＝±1和m2＝±1代表不同的海浪传播方向，电磁耦合系数ΓEM和水动力耦合系数ΓH具体如下：
Figure FDA00026606568500000811
Figure FDA00026606568500000812
电磁耦合系数ΓEM中的k1x、k2x分别是海浪
Figure FDA00026606568500000813
和
Figure FDA00026606568500000814
的波矢量在X轴方向上的分量，k0是雷达发射的入射电磁波的波数，cosθ是入射角θ的余弦值，两列海浪的波矢量
Figure FDA00026606568500000815
和
Figure FDA00026606568500000816
前面已经给出，水动力耦合系数ΓH中的ωd是多普勒频移，
Figure FDA00026606568500000817
是海浪
Figure FDA00026606568500000818
的波数，
Figure FDA00026606568500000819
是海浪
Figure FDA00026606568500000820
的波数。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117216954A (zh) * 2023-08-23 2023-12-12 西安电子科技大学 一种海面散射系数快速预测方法、系统、设备及介质

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101493522A (zh) * 2009-02-27 2009-07-29 武汉理工大学 海面反常波检测方法及装置
US20100315284A1 (en) * 2009-09-02 2010-12-16 Trizna Dennis B Method and apparatus for coherent marine radar measurements of properties of ocean waves and currents
CN102306217A (zh) * 2011-08-12 2012-01-04 北京理工大学 基于非线性一维海面分形模型的电磁散射系数估计方法
CN104992064A (zh) * 2015-07-09 2015-10-21 西安电子科技大学 多尺度电大区域粗糙海面后向雷达回波分区并行计算方法
CN107064929A (zh) * 2017-06-02 2017-08-18 武汉大学 一种利用s波段多普勒雷达探测海面浪高的方法
CN108388732A (zh) * 2018-02-27 2018-08-10 中国人民解放军空军工程大学 掠海目标多径散射特性仿真计算方法及系统
CN108680915A (zh) * 2018-02-06 2018-10-19 西安电子科技大学 雷达波束下含破碎浪及泡沫海面散射分区并行计算方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101493522A (zh) * 2009-02-27 2009-07-29 武汉理工大学 海面反常波检测方法及装置
US20100315284A1 (en) * 2009-09-02 2010-12-16 Trizna Dennis B Method and apparatus for coherent marine radar measurements of properties of ocean waves and currents
CN102306217A (zh) * 2011-08-12 2012-01-04 北京理工大学 基于非线性一维海面分形模型的电磁散射系数估计方法
CN104992064A (zh) * 2015-07-09 2015-10-21 西安电子科技大学 多尺度电大区域粗糙海面后向雷达回波分区并行计算方法
CN107064929A (zh) * 2017-06-02 2017-08-18 武汉大学 一种利用s波段多普勒雷达探测海面浪高的方法
CN108680915A (zh) * 2018-02-06 2018-10-19 西安电子科技大学 雷达波束下含破碎浪及泡沫海面散射分区并行计算方法
CN108388732A (zh) * 2018-02-27 2018-08-10 中国人民解放军空军工程大学 掠海目标多径散射特性仿真计算方法及系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YINGWEI TIAN 等: "Wave Height Estimation from First-Order Backscatter of a Dual-Frequency High Frequency Radar", 《REMOTE SENSING》 *
ZEZONG CHEN 等: "The Scattering Coefficient for Shore-to-Air Bistatic High Frequency (HF) Radar Configurations as Applied to Ocean Observations", 《REMOTE SENSING》 *
何缓等: "高频电波海面非后向散射模型的比较", 《现代雷达》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117216954A (zh) * 2023-08-23 2023-12-12 西安电子科技大学 一种海面散射系数快速预测方法、系统、设备及介质
CN117216954B (zh) * 2023-08-23 2024-03-26 西安电子科技大学 一种海面散射系数快速预测方法、系统、设备及介质

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