不同海域真实海洋环境下的海杂波特性对于雷达探测、遥感、SAR成像以及态势感知等应用领域有着重要作用。由于不同海域海洋环境复杂多变,导致海杂波特性差异明显,因此亟需建立真实海洋环境海杂波特性数据库。然而,单纯通过现场实验获取海杂波特性数据成本十分高昂,需要结合不同海域多频段海杂波特性建模,测量数据与理论模型协同,利用深度学习研究和评估不同海域海杂波特性和影响因素,不失为一种有效的研究方法。本文主要研究不同海域真实海洋环境海杂波特性仿真建模,并对不同海域海杂波的差异性和主要影响因素进行分析。本文基于不同海域真实海洋环境数据,结合时变多尺度海面海杂波特性建模和高性能仿真计算,揭示了小擦地角情况下,高海情、高频段条件下易产生海尖峰现象的物理机制,并建立了不同海域海洋环境多物理场的海杂波数据库。研究海洋环境要素主要包括风速、风向、波高、波向和波周期等对不同海域海杂波特性差异性的主要影响。本文的主要研究成果及特色概括如下:1.由于不同海域海洋环境复杂多变,导致海杂波特性差异明显,因此亟需建立真实海洋环境海杂波特性数据库。本文利用2015~2017年欧洲中尺度气象数据资料,建立我国渤海、黄海、东海、台湾海峡和南海的海浪类型分类和海洋环境要素的多物理场时空分布数据库,包括不同海域四季各海洋环境要素大概率取值范围,该数据库为建立海面电磁散射理论模型、海杂波特性建模以及深度学习提供可靠的真实海洋环境多物理场条件。2.传统风浪谱海面电磁散射模型仅考虑风速和风向,无法分析不同海域相同海情条件下,海杂波特性的差异。本文考虑波高、波向和波周期的混合重力波海浪谱,结合基于风速和风向的瞬时Efouhaily张力波模型,实现了实际海洋环境的多尺度海面几何建模,并改进了含泡沫修正双尺度算法,研究不同海域相同风向风向下海面电磁散射特性,揭示其差异性机理。3.本文利用不同海域真实海洋环境数据,结合时变多尺度海面海杂波特性建模和高性能仿真计算,揭示了小擦地角情况下,高海情、高频段条件下易产生海尖峰现象的物理机制,并建立了不同海域海洋环境多物理场的海杂波数据库。重点运用深度学习研究了海杂波统计特征量和海洋环境各参数的多物理场参数和深度认知模型,提出了因子分析法并应用于不同海域海杂波特性差异的影响因素分析。并以同一海域海洋环境数据为例,结合海杂波时间序列和多普勒特性分析发现,实际海杂波在高频段、高海情时,小擦地角情况下,海杂波的散射系数经常会出现HH极化高于VV极化现象;同时,当擦地角取10°、5°和3°时,从S和X波段HH极化和VV极化幅度极化比可发现,随着海情增大,波段升高,擦地角减小,HH极化大于VV极化的情况明显增多。高海情小擦地角下,海面的多径效应、绕射效应和体面复合散射效应更为凸显,这也可能是出现“海尖峰”现象的主要散射机理。4.传统海尖峰提取方法复杂且限制条件多,本文引入孤立森林异常数据分析算法计算不同海域海杂波特性数据的异常分数,研究发现海洋环境异常分数小于-0.1的时间段与台风等恶劣天气相关性极高;同时,发现不同极化幅度均值的异常分数小于-0.1的时间段与雷达回波异常现象相关性极高,并且海洋环境异常的时间段内,海尖峰现象更容易发生。上述研究成果为海洋电磁态势感知提供技术支撑。