《高頻雷達海浪非完全Bragg散射截面研究》是依託武漢大學，由文必洋擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高頻雷達海浪非完全Bragg散射截面研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：文必洋
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
經過五十多年的研究與發展，建立在一階Bragg散射理論上的高頻地波雷達海洋表面流探測技術已經進入實際套用，但建立在二階Bragg散射理論上的風浪探測技術卻遠不能滿足實際套用的要求。大量的實測數據表明，現有的高頻雷達散射理論模型不能完整描述高頻表面電磁波與海浪作用的實際情況，導致高頻地波雷達的海浪探測精度不高。本項目在分析大量不同海況條件下高頻地波雷達實測數據特徵基礎上，提出高頻表面電磁波與海浪相互作用機理存在著完全Bragg散射機理和非完全Bragg散射機理。本項目通過縮比試驗揭示高頻表面波與波浪作用的真實機理，採用微擾法等結合Maxwell方程組、電磁邊界條件及流體動力學方程，推導完全與非完全Bragg散射機理的高頻雷達海浪散射截面方程。利用實測數據與所建立的理論模型進行比對、驗證，進一步修正所建立的理論模型，為提高高頻地波雷達風浪探測精度奠定理論基礎。
結題摘要
大量的實測數據表明，現有的高頻雷達散射理論模型不能完整描述高頻表面電磁波與海浪作用的實際情況，導致高頻地波雷達的海浪探測精度不高。本項目在分析大量不同海況條件下高頻地波雷達實測數據特徵基礎上，提出了高頻表面電磁波與海浪相互作用機理存在著完全Bragg 散射機理和非完全Bragg 散射機理。 本項目通過縮比試驗的方法，來揭示高頻表面波與波浪作用的真實機理。即使用比高頻電磁波波長小1~2個數量級的超高頻電磁波探測相當尺度的水波。水槽試驗證實了本項目最初的構想：即存在非完全Bragg散射機理。但試驗更進一步發現，都卜勒效應並不是導致波浪回波頻率偏移的原因。水槽探測試驗結果與理論分析表明，在有限距離解析度條件下，規則周期性水波的雷達後向散射回波頻率偏移產生機理不是波浪相速度（視在速度）產生的都卜勒頻移，而是周期性波浪的頻率及其諧波頻率對雷達電磁波的雙邊不對稱調製，調製權重與雷達距離解析度、水波波數、雷達波數等有關。特別地，水波波數為雷達工作波數的2倍時，水波波動頻率恰好在數值上等於由水波相速度產生的都卜勒頻率，在數學上與傳統解釋一致。 基於新的散射機理，提出了利用高頻地波雷達一階Bragg峰和二階非Bragg峰比值反演浪高的新方法，並套用於攜帶型高頻海洋雷達OSMAR-S的風浪反演軟體，使OSMAR-S的風浪探測距離由10公里提升到50公里。 本項目基於Maxwell 方程組，採用微擾法推導了完全與非完全Bragg 散射的高頻雷達海浪時變散射截面方程。對所建立的理論模型進行數學仿真結果與實測數據完全一致。該成果為建立校準的雷達海雜波模型奠定了良好的理論基礎，對於涉海探測雷達的目標檢測、海態參數反演具有重要意義。
