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前向散射对激光水下成像的影响

强激光与粒子束 2012年第1期24卷 61-64页

作者：钟森城李泽仁王荣波中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

为研究前向散射对水下成像的影响,利用辐射传输理论建立了激光水下成像前向散射理论模型,提出了水下成像前向散射影响系数,用以表征前向散射对水下成像质量的影响程度,并给出了前向散射功率及前向散射影响系数的解析表达式。利用Matlab... 详细信息

为研究前向散射对水下成像的影响,利用辐射传输理论建立了激光水下成像前向散射理论模型,提出了水下成像前向散射影响系数,用以表征前向散射对水下成像质量的影响程度,并给出了前向散射功率及前向散射影响系数的解析表达式。利用Matlab进行了数值模拟分析,得出了水下成像前向散射光功率和影响系数随探测水深及水衰减系数的变化规律,说明了非对称因子的取值对成像质量具有较大的影响。

关键词：激光水下成像前向散射非对称因子 Henyey-Greenstein体积散射函数

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前向散射阴影逆合成孔径雷达成像误差分析

电子与信息学报 2013年第5期35卷 1103-1107页

作者：胡程周超北京理工大学电子工程系雷达技术研究所北京100081 苏州大学电子与信息学院苏州215006

阴影逆合成孔径雷达(SISAR)成像算法可以从前向散射雷达(FSR)目标回波中提取目标侧影轮廓像,其成像精度由目标的运动轨迹跟踪精度决定。该文基于小衍射角前向散射信号模型,解析推导了SISAR成像误差与目标运动轨迹跟踪误差的关系;分析了... 详细信息

阴影逆合成孔径雷达(SISAR)成像算法可以从前向散射雷达(FSR)目标回波中提取目标侧影轮廓像,其成像精度由目标的运动轨迹跟踪精度决定。该文基于小衍射角前向散射信号模型,解析推导了SISAR成像误差与目标运动轨迹跟踪误差的关系;分析了跟踪误差对目标侧影轮廓高度差和中线成像结果的影响,给出了对跟踪精度的定量要求。通过大量仿真验证了分析的正确性。

关键词：阴影逆合成孔径雷达前向散射跟踪误差成像误差

标量声波方程前向散射场的保相位理论及其线性化近似

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物理学报 2023年第15期72卷 311-319页

作者：冯波徐文君蔡杰雄吴如山王华忠同济大学海洋与地球科学学院波现象与智能反演成像研究组上海200092 中国科学院上海技术物理研究所中科院智能红外感知重点实验室上海200083 中石化石油物探技术研究院有限公司南京211103 Modeling and Imaging Laboratory University of CaliforniaSanta Cruz 95060CAUSA

传统的波动方程线性化近似理论,如一阶Born近似或Rytov近似等,均隐含“弱散射”假设,因此仅适用于弱扰动模型.为克服“弱散射”假设的制约并将波动方程线性化近似理论推广至强扰动模型中,提出了适用于预测前向散射波相位扰动的保相位理... 详细信息

传统的波动方程线性化近似理论,如一阶Born近似或Rytov近似等,均隐含“弱散射”假设,因此仅适用于弱扰动模型.为克服“弱散射”假设的制约并将波动方程线性化近似理论推广至强扰动模型中,提出了适用于预测前向散射波相位扰动的保相位理论.通过将标量声波方程Rytov变换得到的非线性Ricatti方程中关于未知解(即散射场复相位)的积分,在Wentzel-Kramers-Brillouin-Jeffreys(WKBJ)近似下转化为对散射角和模型扰动的积分,给出了前向散射场相位扰动的显式积分表达.理论推导表明:对于一维波传播问题,保相位理论可以精确预测任意速度扰动模型中前向散射波的相位扰动.对于小角度前向散射,保相位理论可以进行线性化近似,得到广义Rytov近似.数值实验表明,对于高维问题,相比于一阶Rytov近似,广义Rytov近似可以更好地预测前向小角度散射场的相位扰动,且适用于强速度扰动模型.广义Rytov近似拓展了Rytov近似的成立条件和适用范围,可以直接应用于地震层析成像及医学超声透射成像中,从而降低层析反问题对初始模型的依赖性并加速反演收敛.

关键词：波动方程线性化保相位近似前向散射强扰动模型

自适应直达波抑制方法在前向散射宽带信号中的应用

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声学学报 2018年第4期43卷 575-581页

作者：何传林杨坤德马远良雷波海洋声学信息感知工信部重点实验室(西北工业大学) 西安710072 西北工业大学航海学院西安710072

介绍了前向声散射目标探测的基本原理,并提出了基于自适应滤波的直达波抑制（DBS-AF）方法。将DBS-AF方法扩展到线性调频（LFM）信号中,把信号的包络视为一种广义＂波形＂并输入自适应滤波器。利用该方法分析了湖试数据,并得到了随观测... 详细信息

介绍了前向声散射目标探测的基本原理,并提出了基于自适应滤波的直达波抑制（DBS-AF）方法。将DBS-AF方法扩展到线性调频（LFM）信号中,把信号的包络视为一种广义＂波形＂并输入自适应滤波器。利用该方法分析了湖试数据,并得到了随观测时间变化的检测输出曲线。在曲线上直达波对应了曲线的背景输出而目标引起的接收声场畸变则对应了曲线的峰值起伏。单个通道的直达波抑制效果可以达到-5 dB左右;引入去均值化预处理能够增强直达波抑制效果,再利用多通道的接收信息,直达波被抑制到-10 dB以下。影响算法性能的主要因素是训练权值时段内接收信号的起伏和信直比。

关键词：自适应滤波器直达波抑制宽带信号前向散射抑制方法应用接收信号抑制效果

扰动声线声压敏感核用于浅水前向散射小目标定位

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声学学报 2019年第4期44卷 576-584页

作者：唐浩许枫杨娟中国科学院声学研究所海洋声学技术中心北京100190 中国科学院大学北京100049

针对收发合置声呐在浅水信道中对小目标的定位能力受强混响制约的问题,开展了利用目标前向散射的声屏障实验研究,通过计算扰动声线的声压敏感核实现了在自然环境中、非等声速条件下的小目标定位。扰动声线的声压敏感核反映的是因目标进... 详细信息

针对收发合置声呐在浅水信道中对小目标的定位能力受强混响制约的问题,开展了利用目标前向散射的声屏障实验研究,通过计算扰动声线的声压敏感核实现了在自然环境中、非等声速条件下的小目标定位。扰动声线的声压敏感核反映的是因目标进入探测区域而扰动到的声线所包含的目标位置信息.首先,从众多本征声线中确定可以用于目标定位的扰动声线;然后,利用扰动声线的声压敏感核的空间特性实现定位。将该定位算法用于湖试数据,实现了利用20~28 kHz的线性调频信号对直径0.4 m目标球的定位。并且通过比较不同参数假设下的计算结果,发现该定位算法对于目标材质和尺寸的失配均具有较好的鲁棒性.

关键词：本征声线定位能力前向散射扰动敏感声压浅水线性调频信号

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相对折射率对前向散射粒度测试的影响

中国激光 2016年第3期43卷 184-191页

作者：郭露芳沈建琪上海理工大学理学院上海200093 上海理工大学公共实验中心上海200093

折射率是基于Mie理论的前向散射法颗粒测量中的重要参数。为了减小颗粒测量误差,在Mie理论、Debye级数展开以及夫琅禾费衍射理论基础上,分析了相对折射率对散射光能分布的影响方式,揭示散射光能分布宽度随相对折射率的变化呈周期振荡特... 详细信息

折射率是基于Mie理论的前向散射法颗粒测量中的重要参数。为了减小颗粒测量误差,在Mie理论、Debye级数展开以及夫琅禾费衍射理论基础上,分析了相对折射率对散射光能分布的影响方式,揭示散射光能分布宽度随相对折射率的变化呈周期振荡特性,并得到该振荡的经验公式;解释了散射光能分布随相对折射率变化的原因,实验验证结果表明,散射光能随相对折射率变化呈周期振荡特性,振荡周期为π,振荡曲线上极小值对应反演结果更接近标称值。因此,在实际测量中,应尽量选择分散介质,使相对折射率对应的散射光能分布宽度处于振荡曲线的极小值点。

关键词：测量粒度测试前向散射 Mie理论 Debye级数展开折射率

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双基地前向散射栅栏雷达的目标运动参数估计

西安电子科技大学学报 2007年第1期34卷 54-58,91页

作者：吕孝雷张守宏李锘西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室陕西西安710071

针对双基地前向散射栅栏雷达运动参数估计精度低、易发散的问题,在扩展卡尔曼滤波和不敏卡尔曼滤波基础上,提出了一种新的滤波跟踪算法U EKF.该算法利用不敏卡尔曼滤波对初始误差不敏感的特点实现目标初始捕捉,克服了扩展卡尔曼滤波由... 详细信息

针对双基地前向散射栅栏雷达运动参数估计精度低、易发散的问题,在扩展卡尔曼滤波和不敏卡尔曼滤波基础上,提出了一种新的滤波跟踪算法U EKF.该算法利用不敏卡尔曼滤波对初始误差不敏感的特点实现目标初始捕捉,克服了扩展卡尔曼滤波由于初始估计误差较大而引起的发散问题;然后采用扩展卡尔曼滤波进行目标跟踪保持,克服了目标穿越雷达基线时不敏卡尔曼滤波由于对系统模型的误差敏感而引起估计精度低的问题.

关键词：卡尔曼滤波前向散射运动参数估计

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雾和气溶胶前向散射对消光的影响

光学精密工程 2018年第6期26卷 1354-1361页

作者：魏昊明赵威戴星灿清华大学物理系北京100084

光电工程中探测器接收的光强包括透射光和大气前向散射光。雾和大气气溶胶粒子的前向散射增强了透射光,从而导致测量的衰减比实际衰减小。本文采用Mie散射理论,根据气溶胶谱分布以及雾滴的谱分布模型及其与能见度的经验关系,计算了可见... 详细信息

光电工程中探测器接收的光强包括透射光和大气前向散射光。雾和大气气溶胶粒子的前向散射增强了透射光,从而导致测量的衰减比实际衰减小。本文采用Mie散射理论,根据气溶胶谱分布以及雾滴的谱分布模型及其与能见度的经验关系,计算了可见光到中波红外波长的前向散射修正因子。详细分析了激光在气溶胶和雾衰减中前向散射修正因子随粒子平均半径、能见度和波长等参数的变化关系,并拟合出前向散射修正因子随粒子平均半径和视场乘积的经验关系式,在10°视场内平均残差小于0.02,可为相关光电工程提供参考。

关键词：前向散射消光修正因子气溶胶雾

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船舰尾流前向散射的缪勒矩阵特性研究

光学学报 2011年第11期31卷 35-41页

作者：杨郁张建生西安工业大学数理系陕西西安710032

从米氏散射理论出发,利用单次散射理论模型研究了船舰尾流前向散射缪勒矩阵(FSMMBSW)的分布模式,以及矩阵元与气泡数密度、气泡半径之间的关系。研究表明,气泡米氏散射缪勒矩阵元m2和m4在前向90°存在较大振荡,且振荡幅度随半径增大而增... 详细信息

从米氏散射理论出发,利用单次散射理论模型研究了船舰尾流前向散射缪勒矩阵(FSMMBSW)的分布模式,以及矩阵元与气泡数密度、气泡半径之间的关系。研究表明,气泡米氏散射缪勒矩阵元m2和m4在前向90°存在较大振荡,且振荡幅度随半径增大而增大;气泡幕前向散射缪勒矩阵元M11和M44无方位变化,有方位变化的矩阵元随方位角正弦振荡分布,各FSMMBSW矩阵元随极径增大指数衰减;矩阵元M11和M44随着气泡半径的增大而增大,随方位角振荡分布的矩阵元振幅随气泡半径增大而增大;在气泡数密度为108 m-3附近矩阵元存在极大值,在极值点两侧矩阵元随数密度变化特性相反;对于不同的气泡半径和数密度,矩阵元M12和M13不仅可提供强度大小信息,还可以提供相位反转的信息。

关键词：应用光学前向散射米氏散射理论尾流缪勒矩阵