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几种粗糙散射理论对海面中频后向声散射的有效性研究*

2021-12-02戚乐华刘保华阚光明

中国海洋大学学报(自然科学版) 2021年1期
关键词:风速

戚乐华, 刘保华, 阚光明,3

(1.中国海洋大学海洋地球科学学院,山东 青岛 266100; 2.青岛海洋科学与技术试点国家实验室,山东 青岛 266237;3.自然资源部第一海洋研究所海洋沉积与环境地质重点实验室,山东 青岛 266061)

海面声散射是水下目标探测和识别时混响背景的主要来源,是限制水下声呐和通讯系统表现的重要因素之一[1-2]。尽管对于海面声散射的散射机制和特性还没有完全弄清楚,但是经过七十多年的研究,已经发展形成了多种声散射模型、理论及计算方法,并达成许多重要的共识。一般来说,海面声散射可分为粗糙散射和气泡散射两部分,其中气泡散射主要在小掠射角和大风速条件下产生重要影响,由海面上下起伏引起的粗糙散射在中高掠射角占主导[3-4]。

目前,对于粗糙散射的研究已经形成多种成熟的理论和近似计算方法,其中许多方法同时应用于声散射和电磁散射领域[5],如Kirchhoff近似、小粗糙微扰近似、小斜率近似、复合粗糙理论等。上述这些方法均采用了相应的近似模型,是特定条件下的近似结果,因此只有在特定条件下才具有较好的预测精度。而积分方程法[6]在物理上没有做任何的近似,同时还考虑了界面的多重散射现象和影区作用,在物理上是严格精确的,因此该方法常作为衡量其他粗糙散射近似方法有效性和准确性的标准。其它粗糙散射近似计算方法还有全波法、相位微扰法、算子展开法、统一微扰法等,但是这些方法存在适用范围太窄、计算比较困难等缺点,在实际应用中没有得到推广[7]。……

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