2025年7月,在国家自然科学基金重点项目“基于星载复眼SAR的海面流场二维测量机理和方法研究”(资助号62031005)资助下,海洋动力遥感实验室与项目承研单位(北京空间飞行器总体设计部、中国海洋大学、西安电子科技大学)共同开展了流场调制水面多角度散射特性测量实验。实验目的在于获取流场调制下的水面在不同观测角度下的相对散射强度,对比分析流场调制作用以及多角度散射信号的空间差异,为星载微波遥感测流的散射机理研究提供试验数据支持。
实验主要依托本实验室的大型海洋动力环境水槽与微波暗室平台开展,采用一套双频段(C/Ku)线性调频连续波雷达系统进行信号采集,每个频段包括1支发射天线和2支接收天线。发射天线入射角固定为30°;一部接收天线置于发射天线正上方用于后向散射接收;另一部接收天线安装于二维轨道架并配合360°云台,实现散射下视角与散射方位角的多角度采样,且通过轨道位置与云台指向控制保证接收波束始终对准照射区中心。实验总体观测几何方案及实验系统构型如下图所示。

实验总体观测几何方案示意图

实验系统构型
实验输入参数方面,波浪包括5种情况,分别为2m/s、4m/s、6m/s(均为观测区上方0.5m高度位置风速)的风生波和规则波、非规则波两种推板造波;流包括7种情况,分别为-0.8m/s、-0.4m/s、-0.2m/s、0m/s、+0.2m/s、+0.4m/s、+0.8m/s(其中正值表示波流同向,即示意图中从左向右流动,负值方向相反)。散射下视角包括四种情况,分别为10°、20°、30°、40°;散射方位角包括7种情况,分别为0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°;受二维轨道运动范围限制,部分角度组合无法实现,有效角度组合共21种。
实验采用相对定标法,在相同的实验环境和系统参属下,对于每一组观测角度,均利用相同位置、已知规格的金属球进行相对定标,采集经金属球散射的回波信号,根据比例关系计算得到水面的相对散射强度。
初步分析结果表明:①Ku波段对于流速调制散射特性的响应比C波段更明显;②不同方位角下散射对风速和流速变化的响应表现出明显差异;③流对多角度散射特性的调制表现出明显的非线性,且在不同流向时有明显差异;④双站前向散射几何结构对流场调制效应最敏感,侧向散射最弱,调制深度随方位角呈V字形变化。
示例数据链接:https://pan.quark.cn/s/bad6e0b5ef2f?pwd=eB33
实验共涵盖36种风浪流工况、21种观测角度、2个波段,共计1512种参数组合。作为示例,C波段、散射下视角30°、散射方位角0°(前向散射)的数据及说明可从上方链接下载,如需其他数据请联系项目承担单位。
数据联系人:王志斌 联系方式:wzblq198905@163.com
海洋动力遥感实验室对本次实验起到了良好的实验环境、设备和技术支撑作用,保障了实验顺利开展。
(作者:苗翔鹰 审核:管青春 来源:海洋与空间信息学院)

