基于子块的SSA2方法模拟超大采样网格上二维海面毫米波后向散射

《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》：Sub-Block-Based SSA2 Simulation of Millimeter Wave Backscattering from 2-D Sea Surfaces on Extremely Large Sampling Grids

　　

摘要：

在毫米波（MMW）频段下，对二维（2-D）海面的电磁（EM）后向散射进行仿真的计算需要极大的采样网格，原因在于短雷达波长要求精细的空间采样，而长波调制则需要足够大的海面范围。本文提出了一种基于子块的技术，用于建模Ka频段的二维海面电磁散射，并在二阶小斜率近似（SSA）框架内予以实现。通过以位反序方式对频域索引进行重排，并以分块方式处理海面生成和散射计算，该技术避免了在计算过程中显式生成和存储全尺寸矩阵。以此方式，该技术以额外的计算量为代价，大幅降低了内存需求。通过解析推导和数值验证，建立了所提技术与直接全网格实现之间的等价性。定量比较表明，这种内存-时间权衡使得在有限内存预算下无法通过直接全网格实现完成的仿真成为可能。代表性的Ka频段归一化雷达截面积仿真和说明性多普勒示例进一步证明了该技术在毫米波及更高频段海面电磁散射分析中的实用性。