海面场景偏振特性研究对于红外偏振目标检测具有重要意义,海面建模是进行海面偏振仿真研究的关键环节。分析了海浪谱模型和空间采样点数对海面建模的影响,建立了将海浪谱的高频分量以指数形式叠加到低频分量的修正方法。将RadTherm软件与偏振度计算模型相结合,对比研究了所提方法与传统方法模拟生成海面的长波红外偏振特性。仿真结果表明,所提方法可以在低空间采样率下有效提高模拟生成海面的高度分布、微面元斜率分布与海面实测数据的吻合度。

分别采用PM谱、Jonswap谱和Elfouhaily谱建模获得海面模型,结合中国台站实测数据,利用软件计算了海水辐射和天空大气辐射,对比研究了不同海浪谱下,风速和探测角等因素对海面长波红外偏振特性的影响,仿真结果表明:海面长波红外偏振特性昼夜变化较大,PM谱在探测角为80°时,海面平均偏振度取得最大值,而Jonswap谱和Elfouhaily谱对应的探测角为70°。在相同条件下,Jonswap谱和Elfouhaily各微面元入射角分布相对集中,其平均偏振度高于PM谱。随着风速的增加,各微面元入射角的分布几乎对称地向两侧拓展,使得PM谱探测角为63°时,海面平均偏振度基本不受风速的影响,Jonswap谱和Elfouhaily谱对应的探测角为56°,当探测角大于这一特定角度时,偏振度随风速增加而减小,当探测角小于这一角度时,偏振度随风速增加而增加。因此选用不同海浪谱进行海面建模时,仿真得到的海面偏振特性也会有所不同,实际中应根据需模拟的海面场景特点来选择合适的海浪谱,以确保仿真结果的可靠性。

无线激光通信具有通信容量大、数据传输速率高、抗电磁干扰能力强、保密性高、功率消耗小、结构轻巧等主要优点,是未来船舶间通信的发展趋势。研究了船载无线激光通信系统中的模拟运动平台。该运动平台主要由水平移动台、垂直升降台、旋转台和摆动台四部分组成,分别模拟船舶在海浪中的四种摇荡运动:纵荡、垂荡、首摇和横摇。本文根据船舶运动方程,采用线性系统理论分析船舶在海浪中的摇荡运动规律,由海浪谱得到船舶摇荡运动谱,进而得到船舶摇荡运动方程。通过这四种运动合成出船舶在海浪中复杂的运动状态,从而在实验室条件下模拟出船舶在各种不同海况中的运动情况,为研究船载激光通信系统提供仿真实验环境。对该运动平台的操纵控制由计算机实现。