(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211296748.1 (22)申请日 2022.10.21 (71)申请人 中国海洋大学 地址 266061 山东省青岛市崂山区松岭路 238号 (72)发明人 陈佳杰　苗洪利　杨忠昊　刘训超　 刘磊　张庆君　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 任欢 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/13(2006.01) G06F 17/14(2006.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种二维流场作用下的海面电磁散射系数 计算方法及系统 (57)摘要 本发明提出了一种二维流场作用下的海面 电磁散射系数计算方法及系统， 包括： 步骤1、 设 定待观测的海面区域， 设置流场、 风场数据以及 雷达参数； 步骤2、 设定波 流相互作用模 型中的相 关参数， 根据波流相互作用模型建立波作用量谱 守恒方程； 步骤3、 采用射线追踪法对波作用量谱 守恒方程进行求解， 得到各点波列经过流场调制 后的新的波作用量谱； 步骤4、 将步骤3计算得到 的新的波作用量谱转换为波高谱， 利用波高谱计 算海平面相关信息， 包括各点的均方根高度以及 局部入射角； 步骤5、 将计算的海面信息和设定的 雷达参数输入IEM电磁散射模型中， 计算调制后 的后向散射系数。 本发明基于IEM模型的流场调 制模型可以有效计算在二维流场调制下海面的 电磁散射情况。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115544788 A 2022.12.30 CN 115544788 A 1.一种二维流场作用下的海面电磁散射系数计算方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1、 设定待观测的海面区域， 设置流场、 风场数据以及雷达参数； 步骤2、 设定波流相互作用模型中的相关参数， 包括设定源函数以及海面波谱； 步骤3、 根据波流相互作用模型建立波作用量谱守恒方程， 采用射线追踪法对波作用量 谱守恒方程进行求 解， 得到各点波列经 过流场调制后的新的波作用量谱； 步骤4、 将步骤3计算得到的新的波作用量谱转换为波高谱， 利用计算得到的各点平衡 状态的波高谱计算海平面相关信息， 包括各点的均方根高度以及局部入射角； 步骤5、 将计算的海面信息和设定的雷达参数输入IEM电磁散射模型中， 计算调制后的 后向散射系数。 2.如权利要求1所述的一种二维流场作用下的海面电磁散射系数计算方法， 其特征在 于， 所述的设定待观测的海面区域包括： 设定海面大小为100m ×100m， 海面分辨率为5m × 5m； 所述设定流场和风场数据包括， 海流方向为x轴正向， 流向与风向夹角为同方向， 设定 每个采样点x方向与y方向的流速和风速大小； 所述的设定雷达参数包括： 设定雷达频率为5.6GHz， 极化方式为HH极化， 雷达入射方向 为x轴正向， 雷达波入射角为3 0°、 50°、 70°。 3.如权利要求1所述的一种二维流场作用下的海面电磁散射系数计算方法， 其特征在 于， 所述原函数为有限二次源函数， 初始状态的波作用量谱 采用Romeiser谱。 4.如权利要求1所述的一种二维流场作用下的海面电磁散射系数计算方法， 其特征在 于， 所述波作用量谱守恒方程 为： 其中， N为波作用量谱， S为源函数， k和l为波矢量的空间波数和位置， k＝(kx,ky)， l＝ (x,y)， k和l对时间t的变化分别由射线方程描述。 5.如权利要求4所述的一种二维流场作用下的海面电磁散射系数计算方法， 其特征在 于， l随时间变化的射线方程 为： k随时间变化的射线方程 为： 其中， cg(k)代表波包的群速度， U(l)＝(u,v)为输入的二维海表层流， 该流场使波的固 有角频率ω0发生多普勒偏 移， 得到表观频率ω， ω＝ω0+kU(l)， u表示x方向流速， v表示y方 向流速。 6.如权利要求1所述的一种二维流场作用下的海面电磁散射系数计算方法， 其特征在 于， 在海平面相关信息的计算过程中将波数积分范围选 定为(k0×0.4,k0×10)。 7.如权利要求1所述的一种二维流场作用下的海面电磁散射系数计算方法， 其特征在 于， IEM电磁散射模型在后向散射下的表达式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544788 A 2其中ki为雷达波波数， θ为雷达波入射角， 表示与切平面近似场和补偿场相关的量， w (n)(2ki sinθ,0)表示 n阶粗糙度谱， 由海面自相关函数进行n阶傅里叶变换 得到， 其中fα β代表基尔霍夫场系 数， Fα β代表补偿场系数， α和β 代表水平极化或垂直极化。 kx、 ky、 kz、 ksx、 ksy、 ksz是与ki有关的几何参 量。 σ 为海面均方根高度值， 可由海浪谱计算得到 。 8.一种二维流场作用下的海面电磁散射系数计算系统， 其特 征在于： 包括： 参数设置模块， 被 配置为： 设定待观测的海面区域， 设置流场、 风场数据以及雷达参数； 波作用量谱守恒方程建立模块， 被配置为： 设定波流相互作用模型中的相关参数， 包括 设定源函数以及海面波谱， 根据波流相互作用模型建立波作用量谱守恒方程； 波作用量谱守恒方程求解模块， 被配置为： 采用射线追踪法对波作用量谱守恒方程进 行求解， 得到各点波列经 过流场调制后的新的波作用量谱； 海平面相关信 息计算模块， 被配置为： 将计算得到的新的波作用量谱转换为波高谱， 利 用计算得到的各点平衡状态的波高谱计算海平面相关信息， 包括各点的均方根高度以及局 部入射角； 后向散射系数计算模块， 被配置为： 将计算的海面信 息和设定的雷达参数输入IEM电磁 散射模型中， 计算调制后的后向散射系数。 9.计算机可读存储介质， 其上存储有程序， 其特征在于， 该程序被处理器执行时实现如 权利要求1 ‑7任一项所述的一种二维流场作用下的海面电磁散射系数计算方法中的步骤。 10.电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序， 其 特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1 ‑7任一项所述的一种二维流场作 用下的海面电磁散射系数计算方法中的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544788 A 3