由于实际环境的复杂性,理论计算大尺寸复杂目标粗糙表面的激光散射回波能量影响一直十分困难.将随机介质离散粒子光散射理论和粗糙面光散射理论结合起来,利用计算机图形学精确建立复杂目标的几何模型,依据复杂目标粗糙表面特征,并考虑沙尘、雾等环境特性对激光传输的影响,计算了大尺寸复杂目标粗糙表面激光散射在复杂环境下回波能量随不同观测角度和能见度的变化情况.计算结果可用于目标特征提取、识别和分类,满足工程精度需求.

复杂环境中激光传输和散射特性是目标与环境光散射特性研究的基础。主要讨论了激光信号在沙尘中的传输衰减特性。根据Mie理论研究了具有一定粒径分布沙尘粒子对于激光信号的单次散射衰减特性,给出了不同分层沙尘粒子的平均散射截面、粒子平均反照率、平均不对称因子和平均相函数。利用四通量法和蒙特卡罗法研究了激光在分层沙尘大气中的多重散射和斜程传输衰减特性,并给出它们与能见度及高度的变化关系。最后,在考虑多重散射时,分别用以上两种方法数值计算了1.06 μm激光在斜程沙尘大气中的衰减率,并与单次散射结果进行了比较。结果表明,能见度较低时,不考虑多重散射效应会带来较大的误差;在斜程沙尘大气激光传输时,随分层数增加,数值结果就越精确。