海洋表面的建模和合成孔径雷达成像：对现有技术的综述与模拟
摘要：合成孔径雷达（SAR）已经在海洋科学研究中得到了广泛应用。尽管在这个领域有着丰富经验，但对于雷达图像中海洋、海湾和船舶波纹的综合知识和解释仍然非常具有挑战性。不同SAR平台的技术参数和扫描条件各不相同，这也对它们的图像交叉分析施加了一些限制。SAR图像的数值模拟可以分析许多雷达成像参数，包括环境、船舶或平台相关的参数。本文提出了一个包括海面和船舶波纹叠加的SAR图像模拟通用框架。本文是首次全面涵盖了海洋波纹和船舶尾迹场景的所有SAR成像效果的尝试。研究基于经过验证的概念：海面线性建模理论、凯尔文尾迹建模的Mitchell薄船理论和海洋SAR成像理论。我们展示了影响两种类型波纹成像的两个主要因素：（i）SAR参数和（ii）与水动力学相关的参数，如风状态和Froude数。SAR参数包括频率、信号偏振、平均入射角、图像分辨率、扫描平台（机载或航天）的频率/速度（R/V）比的变化，以及伴随的速度聚束、移动、模糊和方位截断效应。我们对五种波频谱和四种船型进行建模。我们还比较了两个方面的频谱：使用Cox和Munk的概率密度函数（PDF）以及使用一种新提出的评估船只尾迹可检测性的方法。模拟结果与SAR成像理论非常一致。这项研究为海洋波纹和船舶尾迹的雷达成像机制提供了更全面的理解。
作者：Igor G. Rizaev, Oktay Karakus, S. John Hogan, Alin Achim
论文ID：2102.05199
分类：Atmospheric and Oceanic Physics
分类简称：physics.ao-ph
提交时间：2022-01-26