[发明专利]多尺度电大区域粗糙海面后向雷达回波分区并行计算方法

摘要

本发明公开了一种多尺度电大区域粗糙海面后向雷达回波分区并行计算方法，包括确定雷达高斯波束坐标系、粗糙面坐标系以及两者间的变换关系；雷达高斯波束的平面波展开；确定截断频率；建立粗糙海面模型并对粗糙面进行分区；确定各子区域入射波长的幅度与相位；利用Z‑BUFFER方法进行面元遮蔽判断；利用修正面元双尺度方法、场的矢量叠加理论与矢量辐射传输理论获得多尺度粗糙面的后向散射场及散射散射系数，并结合GPU利用CUDA对各个分区进行并行计算提高计算效率。本发明基于高斯波束平面波谱展开以及粗糙海面的多尺度回波特性特点，将电大区域粗糙海面进行分区并行计算，实现多尺度电大区域粗糙海面雷达回波特性分析。

主权项

一种多尺度电大区域粗糙海面后向雷达回波特性分区并行计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定高斯波束坐标系、多尺度粗糙海面坐标系及两者间的变换关系；(2)给出雷达高斯波束的傍轴近似，并对其进行平面波谱展开；(3)利用叠加法模拟不同海情大尺度粗糙海面，根据Bragg波长对粗糙海面进行分区，并利用Z‑Buffer方法进行面元遮挡判断；(4)基于入射频率与风速求得截断频率kc，利用面元双尺度及场的矢量叠加原理求得高斯波束照射下多尺度粗糙海面后向散射场；(5)利用GPU及CUDA对海面进行并行模拟及针对各个分区进行并行计算，结合电场矢量叠加原理求解总的散射系数；所述步骤(2)中给出雷达高斯波束的傍轴近似，并对其进行平面波谱展开：Ex(xi,yi,zi)=iQ0exp(-iρ2Q0/w02)exp(-ikz)---(1)]]>Ez(xi,yi,zi)=2Q0xlEx(xi,yi,zi)---(2)]]>E→(xi,yi,zi)=14π2∫-∞+∞∫-∞+∞fi(kyi,kxi)exp(-ik→i·r→i)dkyidkxi---(3)]]>其中，坐标系基于波束坐标系，忽略时间因子exp(iωt)，w0为zi＝0处的束腰半径，Q0＝1/(i+2z/l)，fi(kyi,kxi)为展开各个平面波复振幅；k为雷达入射场波数，表示海面位置矢量；以上为水平极化，利用高斯波束在xi于yi方向对称性可得到垂直极化。