为了研究激光散斑对目标探测的影响, 采用物理光学近似方法, 进行了平面波激光照射在粗糙球体和圆锥体目标时对散射场统计特性的理论分析, 推导了粗糙体目标散射场量的二阶统计矩,数值计算了粗糙球体和锥体的非相干散射分量比随粗糙度、散射角、半径及目标材料的变化情况。结果表明, 散射角的变化对粗糙球体散射非相干分量比有影响, 粗糙度变大, 目标的非相干分量占总散射分量的比重越大; 随着粗糙球体半径变小, 球体表面越粗糙; 圆锥体目标散射非相干分量比的峰值位置随粗糙度变化而不同, 但其峰值均位于镜反射方向上; 金属类材料比非金属抛光铝材料的非相干分量比小, 且半径变化与非相干分量比成正比。该研究结果可为更复杂目标激光散射特性和激光散斑探测、识别的研究提供一定的参考价值。

建立了包含镜面反射分量的毫米波全息成像中的部分发育散斑模型。将部分发育的散斑模型与毫米波全息成像的卷积过程相结合,推导了等效散射中心个数,建立了散斑对比度与高斯粗糙面均方根高度、相关长度和成像分辨率的关系。基于近场物理光学法,对随机粗糙面的毫米波全息散斑图样进行了蒙特卡罗仿真和散斑对比度分析。结果表明,当等效散射中心个数较少时,该模型与随机积分法及仿真所估计的散斑对比度一致,优于传统模型的估计结果。

微扰近似的小起伏粗糙面是最常见的一类散射机制, 然而它的散射、成像特性并没有得到很好研究。尤其随着太赫兹技术的发展, 粗糙面散射成像研究显得尤为重要, 因为在高频情况下, 肉眼看起来光滑的表面将会表现得更加粗糙。为此提出了一种基于电场积分方程和泰勒展开的微扰近似(SPM)下有限长度一维导体粗糙面散射计算的简易方法, 进而依据提出的正向散射模型发展了粗糙面功率谱以及对应参数估计的反演算法。这项研究提供了一种帮助人类解译粗糙面物理散射行为以及获取对应空域信息的途径, 为二维粗糙面元的散射计算以及重构奠定了坚实的基础。

为了研究激光散斑对目标探测的影响, 采用广义惠更斯-菲涅耳原理, 进行了双程传输中激光束照射远场目标时在接收平面上散斑的统计特性的理论分析, 导出了汇聚光束及准直光束照射情况下散斑场的互相关函数、平均散射强度以及强度协方差的表达式。结果表明, 随着波束特征半径以及传输距离的减小, 会聚波束照射时接收平面上散斑场的互相关函数下降迅速, 而准直波束正好相反, 总体上准直波束比会聚波束下降要快得多; 强度协方差函数的变化规律与互相关函数的变化规律基本一致。

从涂层材料双向反射分布函数的参量理论出发,通过参量迭代和优化,建立了几种典型漆层样片双向反射分布函数的参量模型.其参量优化计算结果和实验测量结果吻合得很好.该方法描述的粗糙表面双向反射分布函数形式简洁,更适于工程应用.

根据粗糙面散射理论,用相位微扰法推导出了从随机粗糙介质表面散射的激光雷达散射截面的理论计算公式。计算了几种粗糙表面样品在1.06 μm下的单位面积激光雷达散射截面,数值结果与实验数据基本吻合。