一维改进分形海面模型及海谱分析

陈 瑜,胡云安,张 刚,张敬明

(1.海军航空工程学院 控制工程系, 山东 烟台264001;2.解放军92060 部队 共同科目教研室,辽宁 大连116000)

1 引 言

海面电磁散射的研究在海洋遥感、环境监测及海上目标跟踪与识别等领域中都有极其重要的意义[1-3]。在模拟海面电磁散射的过程中提出一种合适的海面模型非常关键。海面是一个不规则的随时间变化的粗糙面,一般通过基于海谱的统计特性来模拟粗糙海面,从海洋学现有观测和研究成果,海谱能很好地描述充分发展海面的频域特性,但基于海谱的统计方法只能描述海面的静态特性,不能描述海浪产生和繁衍的物理机理。最近由于分形几何在各个方面的逐渐应用[4-6],人们发现分形海面既具有统计性又具有随机性,能够更为贴切地描述真实海面,因此利用分形模型对海浪进行研究逐渐成为国内外研究的热点。Jaggard 和Sun[7]首次提出了利用一维Weierstrass 带限分形函数描述海面的思想,文献[8]在Jaggard 的基础上扩展到二维平面,并用此模型去描述了单一小平面的粗糙程度,该小平面在高分辨雷达中得到应用;文献[9-10]在以上模型的基础上考虑了海浪的机动性,把一维扩展到二维,考虑了海浪的多结构特性,开发了分形几何的特性,并引进了平台的运动速度,这种特性很适合被应用到空中和卫星雷达。实际海浪的功率谱既包含正幂率部分也包含负幂率部分,而经典分形模型只能模拟负幂率部分,为了更好地与实际粗糙面相……