第1章 舰船尾迹电磁散射的理论基础

舰船尾迹的形成、发展和电磁散射、雷达成像均离不开背景海面海浪的作用。在实际中，海面起伏变化称之为海浪，自然海浪成因多样，包括风、潮汐、海底地形变化等，多数海浪的产生与风场直接相关，本地风区产生的海浪称作风浪。风浪一旦产生，就会与大气不断发生能量交换，并随着其运动方向持续传播到很远的地方，此类从远处传来的海浪被称作涌浪。通常情况下，海浪就是指风浪和涌浪。但是，舰船的运动也会带来特定形态的波浪，即舰船尾迹。舰船尾迹的形成与舰船的结构、运动以及海洋流体对舰船的作用特性有关，实际上是一种十分复杂的多源波浪，很难用单一的物理模型进行描述。因此，包含尾迹的海浪往往可视作舰船尾迹调制的风驱海面并使用基于海浪谱的线性叠加海浪理论来描述。

另一方面，海面电磁散射是舰船尾迹SAR成像的基础。海面电磁散射属于粗糙面电磁散射的特例。与裸土、草地、沙地等熟知的地表粗糙面相比，海面具有时变性。海面的时空变化特性使其散射与成像模型的建立更为复杂，往往需要结合其统计特性对特定海情下的海面进行描述。海面电磁散射的计算模型，可以分为精确数值模型和解析近似模型两大类。精确数值模型具有更高的精度，但是其效率阻碍了在大场景海面电磁散射计算的应用，解析近似模型通过海浪的统计特性对海面散射进行等效，在保证满足工程需要精度的同时具有更高的效率，被广泛应用于海面电磁散射的仿真工作中，是舰船尾迹电磁散射计算的理论基础。

本章首先介绍海面背景风浪仿真方法和基于海谱的线性海浪生成模型。在此基础上，介绍运动舰船尾迹的基本类型，描述不同尾迹的几何特征。最后，总结目前主流的尾迹电磁散射计算的基础理论和模型。