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《西安电子科技大学》 2010年
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大气波导中电磁波传播及反演关键技术

杨超  
【摘要】: 本论文就海上大气波导中电磁波传播及反演问题中的有关关键技术开展了系统的研究。重点研究了海面电磁散射模型和大气波导的传播模型,利用学习算法研究了典型大气波导(蒸发波导和表面波导)中的反演问题,对GPS信号的散射特性和传播特性及利用GPS信号反演大气波导进行了研究。论文主要工作如下: 1.研究了粗糙(海)面电磁散射的小斜率近似方法和修正基尔霍夫近似方法。在极坐标系下推导了小斜率近似方法的散射系数计算公式。基于高斯介质粗糙面和粗糙海面,将得到的数值结果与实验测量数据和基尔霍夫近似方法计算结果进行了对比分析。同时还讨论了入射波频率、风速对海面电磁散射特性的影响。为了研究大入射角电磁散射问题及提取散射场信息,利用修正基尔霍夫近似方法分析了粗糙海面的电磁散射特性。 2.研究了大气波导传播的抛物方程模型及其常见的窄角抛物方程和宽角抛物方程的推导,给出了抛物方程求解的方法及关键步骤。为验证抛物方程模型的准确性,将其数值模拟结果和实验数据、模理论结果以及AREPS的结果进行了对比。利用改进离散混合傅立叶方法研究了海面粗糙度对大气波导中电磁波传播的影响。 3.基于抛物方程和麦克斯韦方程组推导了射线传播所满足的程函方程。利用一种便捷的射线追踪方法研究了典型的大气波导环境中(蒸发波导和表面波导)电磁波的超视距传播轨迹。将射线追踪方法的结果与抛物方程的改进离散混合傅立叶方法得到的传播损耗分布图、AREPS的结果进行了比较分析,验证该模型的准确性。讨论了天线位置与能否形成大气波导之间满足的关系。 4.针对大气波导中传播损耗和折射率剖面与其影响因素之间存在的复杂非线性关系,利用神经网络和最小二乘支持向量机方法分别预测了大气波导环境中的电磁波传播损耗和折射率剖面。对于折射率剖面的反演,为了减少训练样本数量并且能体现一般性,利用拉丁超立方抽样方法对训练折射率参数进行抽样,并对表面波导的反演结果进行了统计分析。 5.利用截止波长的概念分析了L波段GPS信号发生大气波导传播的可行性。基于修正基尔霍夫近似理论分析了GPS散射信号的极化和散射特性,并讨论了风速和入射角对极化率和双站散射系数的影响。研究了GPS信号大气波导传播的初始场,包括平面波初始场与本文提出的以GPS信号散射场作为初始场。利用抛物方程方法分析了蒸发波导中GPS信号的传播特性,讨论了蒸发波导高度和GPS仰角对其传播特性的影响。最后,利用GPS散射信号反演了蒸发波导折射率剖面。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN011

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 王文琰;周新力;肖金光;;海上大气折射率对电波传播特性的影响[J];科学技术与工程;2012年32期
2 肖金光;周新力;刘晓娣;;PE模型SSFT解电波传播问题的虚部增量法[J];计算机工程与设计;2014年09期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张金鹏;海上对流层波导的雷达海杂波/GPS信号反演方法研究[D];西安电子科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈静;低空运动目标与粗糙海面复合散射研究[D];安徽大学;2012年
2 许金菊;大气波导中电磁波传播及雷达回波作用机制研究[D];中国海洋大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴福山;海洋大气近地层折射指数模式及其在蒸发波导分析上的应用[J];电波科学学报;1998年03期
2 蔺发军,刘成国,成思,杨玉萍;海上大气波导的统计分析[J];电波科学学报;2005年01期
3 胡绘斌,柴舜连,毛钧杰;宽角抛物方程在阻抗边界条件下的应用[J];电波科学学报;2005年04期
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7 郭建炎;王剑莹;龙云亮;;森林中电波传播的抛物方程法[J];电波科学学报;2007年06期
8 柳文;焦培南;王世凯;王俊江;;电离层短波三维射线追踪及其应用研究[J];电波科学学报;2008年01期
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10 樊琦;高火涛;王高峰;;复杂边界电波传播损耗的神经网络估计方法[J];电波科学学报;2008年01期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 刘成国;蒸发波导环境特性和传播特性及其应用研究[D];西安电子科技大学;2003年
2 胡绘斌;预测复杂环境下电波传播特性的算法研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 赵小龙;电磁波在大气波导环境中的传播特性及其应用研究[D];西安电子科技大学;2008年
【共引文献】
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1 陈晓坤;邓小炎;郭明月;;统计模型在雷达技术中的应用研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年01期
2 官莉;张雪慧;王喆;;COSMIC大气产品研究[J];安徽农业科学;2008年18期
3 韦文惠;王子平;林建国;蔡润;李大林;;随机交配群体隐性致死纯合基因型出现的平方Logistic模型[J];安徽农业科学;2008年27期
4 牟凤军;官莉;;GPS/MET与气象卫星反演大气可降水量的比较[J];安徽农业科学;2009年01期
5 王振会;郝晓静;张玉生;吴维;;一次台风过程大气波导特征分析[J];安徽农业科学;2009年03期
6 唐晓芬;赵秉新;;基于支持向量机的农村劳动力转移预测[J];安徽农业科学;2011年11期
7 赵瑞金;李江波;;华北平原大雾天气CINRAD/SA雷达超折射回波与数值模拟分析[J];安徽农业科学;2011年18期
8 王尔丹;人群运动与密度估计技术研究[J];安全;2005年03期
9 刘俊;;雷电灾害的类型及其致灾机理浅析[J];安全;2011年05期
10 金亦然;;硬同轴电缆过渡器的仿真设计[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于核偏最小二乘的简约最小二乘支持向量机及其应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 宋海鹰;桂卫华;阳春华;;基于最小二乘支持向量机的Hammerstein-Wiener模型辨识[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 ;Inverse System Control of Nonlinear Systems Using LS-SVM[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 ;A Novel Proximal Support Vector Machine and Its Application in Radar Target Recognition[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 ;A CDMA Signal Receiver Based on LS-SVM[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 ;LS-SVM Based Stable Generalized Predictive Control[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 阎纲;梁昔明;龙祖强;李翔;;一种新的提前一步预测控制算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 孙玉坤;王博;丁慎平;;基于模糊支持向量机的赖氨酸发酵软测量[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 ;GA Based LS-SVM Classifier for Waste Water Treatment Process[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 柴伟;孙先仿;乔俊飞;;有监督的等距映射和k近邻分类结合用于集员辨识[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵莹;半监督支持向量机学习算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 陈莉;中国近海大气波导的统计特征分析及演变机理的数值研究[D];中国海洋大学;2010年
3 李书艳;单点氨基酸多态性与疾病相关关系的预测及其机制研究[D];兰州大学;2010年
4 张明;电能质量扰动相关问题研究[D];华中科技大学;2010年
5 王晓明;基于统计学习的模式识别几个问题及其应用研究[D];江南大学;2010年
6 许伟;基于进化算法的复杂化工过程智能建模方法及其应用[D];华东理工大学;2011年
7 吴少智;时间序列数据挖掘在生物医学中的应用研究[D];电子科技大学;2010年
8 向国齐;支持向量回归机代理模型设计优化及应用研究[D];电子科技大学;2010年
9 桑永胜;空间数据分析的神经计算方法[D];电子科技大学;2010年
10 祝晓春;增强型软件项目中测试工作量度量研究[D];浙江大学;2010年
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1 曾传华;基于颜色和纹理特征的竹条分级方法研究[D];华中农业大学;2010年
2 田文娟;基于支持向量机的人民币序列号识别方法的研究[D];山东科技大学;2010年
3 孟培培;基于3S的土地督察信息系统研究[D];山东科技大学;2010年
4 张伟杰;基于渗流—应力耦合作用的裂隙型底板突水机理及危险性预测研究[D];山东科技大学;2010年
5 姜成玉;基于支持向量机的时间序列预测[D];辽宁师范大学;2010年
6 李海清;支持向量机在金融市场预测中的应用[D];辽宁师范大学;2010年
7 刘惠熙;手机信号屏蔽器电磁辐射场的研究及预测系统的研制[D];郑州大学;2010年
8 李光远;基于在线聚类和最小二乘支持向量机的模糊建模方法研究[D];郑州大学;2010年
9 王巧立;微生物发酵过程的建模与优化控制研究[D];郑州大学;2010年
10 曲昆鹏;基于支持向量机的杂草识别研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔺发军,刘成国,潘中伟;近海面大气波导探测及与其它研究结果的比较[J];电波科学学报;2002年03期
2 刘成国,黄际英,江长荫;东南沿海对流层大气波导结构的出现规律[J];电波科学学报;2002年05期
3 胡雄,曾桢,张训械,熊建刚,张冬娅,黄泽荣,艾勇;无线电掩星技术及其应用[J];电波科学学报;2002年05期
4 蔺发军,刘成国,成思,杨玉萍;海上大气波导的统计分析[J];电波科学学报;2005年01期
5 刘爱国;察豪;刘峰;;基于雷达海杂波的大气折射率剖面估计技术[J];电波科学学报;2007年05期
6 孙方;王红光;康士峰;林乐科;;大气波导环境下的射线追踪算法[J];电波科学学报;2008年01期
7 刘爱国;察豪;;海上蒸发波导条件下电磁波传播损耗实验研究[J];电波科学学报;2008年06期
8 张向前;聂在平;;基于FDTD的运动导体目标电磁散射仿真[J];电波科学学报;2009年02期
9 郭立新;李宏强;杨超;吴振森;;改进DMFT算法研究粗糙海上蒸发波导中的电波传输特性[J];电波科学学报;2009年03期
10 姚景顺;杨世兴;;抛物方程模型在海上电波传播中的应用[J];电波科学学报;2009年03期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 陈莉;中国近海大气波导的统计特征分析及演变机理的数值研究[D];中国海洋大学;2010年
2 王波;基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法与实验[D];西安电子科技大学;2011年
3 张延冬;海面电磁与光散射特性研究[D];西安电子科技大学;2004年
4 成印河;海上低空大气波导的遥感反演及数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2009年
5 赵小龙;电磁波在大气波导环境中的传播特性及其应用研究[D];西安电子科技大学;2008年
6 朱庆林;基于单站地基GNSS的电波折射参数估计[D];西安电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 孟书生;海洋大气波导电磁传播模型及波导参数反演算法研究[D];中国海洋大学;2010年
2 孙鹤;随机粗糙面的光散射特性的理论研究[D];黑龙江大学;2011年
3 刘其凤;改进的吸收边界和基于交替隐式的时域有限差分的研究[D];安徽大学;2006年
4 陶小俊;粗糙海面目标电磁散射的研究[D];安徽大学;2007年
5 陈立松;蒸发波导中雷达检测性能研究[D];西安电子科技大学;2009年
【二级引证文献】
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1 邵立杰;AIS海上电波传播模型研究[D];大连海事大学;2014年
【二级参考文献】
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1 熊刚,赵惠昌,张淑宁;引信海洋回波信号的分形特性研究[J];兵工学报;2005年01期
2 王华;张永刚;黄小毛;;舰载雷达在蒸发波导环境下探测掠海导弹的仿真分析[J];兵工学报;2007年10期
3 冯夏庭,赵洪波;岩爆预测的支持向量机[J];东北大学学报;2002年01期
4 姜谙男,冯夏庭;由工程实例获取隧洞围岩最大变形的支持向量机方法[J];东北大学学报;2004年08期
5 仇盛柏;;对流层无线电波导[J];电波科学学报;1992年01期
6 张红旗,赵让元,李凯,潘威炎;用神经网络方法提高雷电单站定位精度[J];电波科学学报;1997年04期
7 戴福山;海洋大气近地层折射指数模式及其在蒸发波导分析上的应用[J];电波科学学报;1998年03期
8 管荣生,谢树果,赵正予;我国电离层返回斜向探测研究40年[J];电波科学学报;1999年04期
9 吴希德,罗贤云,康士峰;低层大气折射对下视雷达临界俯角的影响[J];电波科学学报;2000年04期
10 黄兴忠,陆起涌,张昭泉;球面分层大气中射线传输轨迹的精确计算[J];电波科学学报;2001年02期
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1 康士峰;地海面微波散射和传播特性研究及其在雷达和遥感中的应用[D];西安电子科技大学;2000年
2 童立;面向对象的水下声场仿真应用框架研究[D];西北工业大学;2002年
3 周力;城市小区电波传播预测算法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
4 刘成国;蒸发波导环境特性和传播特性及其应用研究[D];西安电子科技大学;2003年
5 胡绘斌;预测复杂环境下电波传播特性的算法研究[D];国防科学技术大学;2006年
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1 李永顺;基于抛物线方程求解电大尺寸目标双(多)站RCS方法的研究[D];安徽大学;2003年
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3 刘成国,潘中伟,郭丽;中国低空大气波导出现概率和波导特征量的统计分析[J];电波科学学报;1996年02期
4 刘成国,潘中伟;中国低空大气波导的极限频率和穿透角[J];通信学报;1998年10期
5 唐海川;王华;黄小毛;李云波;;黄海海域一次典型大气波导过程分析[J];海洋技术;2007年04期
6 成印河;赵振维;何宜军;康士峰;张玉生;;大气波导过程数值模拟研究[J];电波科学学报;2009年02期
7 成印河;朱凤芹;王湘文;;格点同化对大气波导数值模拟的影响[J];广东海洋大学学报;2010年06期
8 陈绍贺;郑辉;黄兴忠;;大气波导中多径衰落信道参数的定量计算[J];电波科学学报;2010年04期
9 王振会;王喆;康士峰;张玉生;郝晓静;;利用WRF模式对大气波导的数值模拟研究[J];电波科学学报;2010年05期
10 伍亦亦;洪振杰;;利用高分辨率探空资料统计分析大气波导特性[J];舰船科学技术;2011年10期
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1 伍亦亦;郭鹏;洪振杰;;地基GPS探测大气波导模拟仿真研究[A];中国地球物理·2009[C];2009年
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3 袁夏玉;高山红;王永明;张守宝;;一次伴随海雾的大气波导数值模拟及其成因分析[A];第28届中国气象学会年会——S9大气物理学与大气环境[C];2011年
4 刘桂艳;高山红;王永明;陈学恩;;台风外围下沉区大气波导成因的数值研究[A];第28届中国气象学会年会——S9大气物理学与大气环境[C];2011年
5 韩锐;费建芳;胡晓华;;一次大气波导过程的数值模拟[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
6 胡晓华;费建芳;张翔;韩锐;;南京上空大气传播环境的数值模拟[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
7 关振红;陈加清;刘子孺;;海洋蒸发波导条件下电磁波传播轨迹分析[A];第26届中国气象学会年会第三届气象综合探测技术研讨会分会场论文集[C];2009年
8 王华;张永刚;张宇;唐海川;;大气波导对多普勒气象雷达的影响分析[A];中国气象学会2006年年会“气象雷达及其应用”分会场论文集[C];2006年
9 陈莉;高山红;康士峰;张玉生;吴增茂;;中国近海大气波导的时空特征分析[A];第26届中国气象学会年会人工影响天气与大气物理学分会场论文集[C];2009年
10 王向敏;王振会;王建;;近海面微波超视距雷达探测距离的预测[A];中国气象学会2006年年会“气象雷达及其应用”分会场论文集[C];2006年
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1 新华社记者 黄彩虹 新华社通讯员 刘永路;军中科技英才[N];新华每日电讯;2000年
2 鲍赟 侯瑞 李义保 黄新建 李文选 石竞 (本报特约通讯员 侯瑞 特约记者 李义保 东海舰队某支援舰支队支队长 黄新建);综合远洋测量船:开辟水下安全通道[N];解放军报;2009年
3 本报记者 侯静;海洋:天然的防御屏障[N];科技日报;2002年
4 刘江平 《当代海军》杂志主编;应关注近海海战场建设[N];中国国防报;2009年
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1 赵小龙;电磁波在大气波导环境中的传播特性及其应用研究[D];西安电子科技大学;2008年
2 陈莉;中国近海大气波导的统计特征分析及演变机理的数值研究[D];中国海洋大学;2010年
3 杨超;大气波导中电磁波传播及反演关键技术[D];西安电子科技大学;2010年
4 成印河;海上低空大气波导的遥感反演及数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2009年
5 王波;基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法与实验[D];西安电子科技大学;2011年
6 刘成国;蒸发波导环境特性和传播特性及其应用研究[D];西安电子科技大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵辰冰;海面大气波导探测方法的关键技术研究[D];国家海洋技术中心;2014年
2 许金菊;大气波导中电磁波传播及雷达回波作用机制研究[D];中国海洋大学;2012年
3 张磊昂;大气波导测量系统的电路设计与实现[D];河南师范大学;2011年
4 何宇翔;大气波导模拟分析及雷达资料三维插值处理[D];南京气象学院;2003年
5 丁轩茹;南海海上大气波导的特征分析与变化规律[D];南京信息工程大学;2012年
6 刘桂艳;台风与海陆风过程中大气波导成因的数值研究[D];中国海洋大学;2012年
7 赵宝功;基于GPS信号传播的大气波导参数反演研究[D];西安电子科技大学;2010年
8 陈超;海洋大气波导环境下电磁波视距传播特性研究[D];南京邮电大学;2013年
9 董翠;利用GPS信号反演海面大气折射率剖面[D];西安电子科技大学;2011年
10 孟书生;海洋大气波导电磁传播模型及波导参数反演算法研究[D];中国海洋大学;2010年
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