粗糙砂质海底界面声散射特性研究

海底散射所产生的混响是浅海主动声纳探测的主要干扰，限制声纳的工作性能，海底散射函数是决定混响的主要因素。浅海砂质海底界面是各向异性和各向同性起伏混合的粗糙界面，其起伏平均波数较低。申请者在研究中发现，对这样的粗糙界面声散射规律与通常作为粗糙海底散射函数的Lambert定律不同。Lambert定律不适用于中高频问题，也不适于各向异性界面。本项目拟建立基于周期起伏界面Rayleigh栅反射理论的粗糙界面散射分析方法，通过对粗糙海底界面散射机理的理论和实验研究，给出粗糙砂质海底界面散射规律的物理解释，建立适于浅海探测频率范围工程应用的砂质粗糙海底界面三维散射函数。该散射函数对其它类型海底的各向异性、收发分置、中高频段海底界面散射函数研究都有重要意义。目前声纳多基地探测设计对砂质海底界面散射函数已提出迫切需求，拟开展研究具有重要的应用价值，是一项既有挑战又富有创新的工作。

本项目完成了基于Rayleigh栅反射理论的粗糙砂质海底界面声散射理论建模，数值计算并深入分析了各种Bragg散射波的形成规律及其与频率、界面参数和各种角度之间的关系，以及对总的散射场的贡献，完成了考虑一阶Bragg散射的散射场散射截面的理论计算和分析，通过Bragg散射波实验验证了相应的理论结果。通过以上散射机理及规律的研究，建立了粗糙砂质海底波纹起伏界面散射函数关系，给出粗糙海底界面散射函数可以使用Lambert定律的参数范围，很好地完成了项目研究计划。