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《国防科学技术大学》 2006年
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预测复杂环境下电波传播特性的算法研究

胡绘斌  
【摘要】: 随着高频电磁波技术的迅猛发展,复杂环境下的电波传播特性预测已经成为一个重要的研究课题。在构建诸如雷达预警、电子战和指挥自动化等诸多军事无线电系统时,准确的战场电磁环境数据是不可或缺的重要内容。在合理规划和优化现代移动通信网络时,城市小区电波传播特性是非常重要的参考依据。 在已有的电波传播预测模型中,基于射线跟踪方法的诸多模型不能同时处理不规则地形和复杂大气结构对电波传播的影响,因而无法准确预测复杂环境下的电波传播特性,而从波动方程推导出的抛物方程(PE)模型则能克服这个缺点,是目前预测对流层电波传播问题最为准确的模型,因此,本文主要基于PE方法,深入研究了预测对流层大尺度电波传播特性的二维抛物方程(2DPE)模型和预测城市小区电波传播特性的三维抛物方程(3DPE)模型。 在构建2DPE模型时,通过对现有多个PE模型的比较,确立了一种可以通过分步傅立叶变换(SSFT)算法求解的宽角抛物方程(WAPE),详细分析了WAPE本身和SSFT算法给预测结果带来的误差,提出了减小误差的方法;为获得WAPE的初始场分布,提出了WAPE在二维无界空间的格林函数和求解WAPE初始场的格林函数法,与目前计算PE初始场的常用方法相比,本文的方法不但精度更高而且具有通用性;深入研究并实现了阻抗边界条件下SSFT算法的高效形式——离散混合傅立叶变换(DMFT),纠正了文献中关于DMFT公式的错误。 在应用WAPE模型预测对流层大尺度电波传播问题时,通过对现有多个不规则地形模型的比较,确立了一种目前最为精确的地形模型,详细阐述了在此地形模型下,WAPE模型预测不规则地形上电波传播特性的方法;阐述了对流层复杂大气结构对电波传播的影响,深入研究了WAPE模型处理复杂大气结构的方法和实现步骤;详细阐述了从数字地图中抽取地球大圆上二维地形剖面的方法,建立了基于数字地图的WAPE模型。 为预测城市小区内的电波传播衰减特性,本文建立了以电磁场位函数表现的宽角矢量3DPE模型,与以往的以场分量表达的矢量3DPE模型相比,本文的3DPE模型形式简单,求解速度快;为快速求解3DPE,本文提出了一种高效的SSFT算法——场的奇偶分解法;深入研究了平地面上单个损耗建筑分布时,在不同的电波入射条件下,3DPE模型处理建筑垂直面边界条件的方法:对于垂直入射情况,提出了以前向差分结合傅立叶变换(FD-FT)的方法计算边界面上的场分布;对于斜入射情况,采用二维傅立叶级数展开法计算边界上的场分布,给出了本文基于场的奇偶分解法的计算公式,修正了文献中关于傅立叶级数计算公式的错误。在此基础上,本文最后用3DPE模型计算了多个建筑分布时的电波传播衰减特性,取得了很好的计算结果。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN011

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 李瑶怡;韩刘;赫晓星;刘守印;;基于路径损耗模型参数实时估计的无线定位方法[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(上)[C];2009年
8 高恒;;某弹道测量与修正雷达系统测角误差分析[A];中国通信学会第六届学术年会论文集(下)[C];2009年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 付江志;直扩测控系统中的窄带干扰抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王燕霞;煤矿综采液压支架压力和顶板离层位移监测系统的研究[D];山东科技大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孔勐;吴先良;赵方方;;Padé(1,0)抛物线方程方法求解三维电磁散射问题[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年02期
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7 张益强;张其善;杨东凯;李紫薇;;基于GPS遥感的延迟映射接收机关键技术[J];北京航空航天大学学报;2006年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 黄崇敬;杨祖萍;;短波通信性能评估计算机高级编程算法概要[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年
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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
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3 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
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5 金欣磊;基于PSO的多目标优化算法研究及应用[D];浙江大学;2006年
6 陈鹏;虚拟战场环境中雷达作用范围表现技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
7 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
8 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10条
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3 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
4 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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6 刘大伟;宽带接收机电调预选滤波器与射频前端的研究和实现[D];电子科技大学;2004年
7 赵小龙;蒸发波导环境中的电磁场分布研究[D];西安电子科技大学;2005年
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10 吴万芳;复杂环境中电磁/光波传播与散射若干问题研究[D];西安电子科技大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 房丽丽;王学田;王文;;车载通信系统间电磁骚扰耦合仿真[J];河北科技大学学报;2011年S2期
4 师振荣;张超;陈永东;淳静;;战略靶场复杂电磁环境构建的几点思考[J];河北科技大学学报;2011年S2期
5 李德鑫;杨日杰;王元诚;张丹;;不规则地形条件下双向DMFT电波传播特性算法研究[J];航空学报;2012年02期
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7 海丽;王丽丽;褚梅;;复杂电磁环境下构建后勤训练信息网络系统的研究[J];科技信息;2010年36期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 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
2 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
3 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
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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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6 记者 吕宁丰;长江南京段堤防测量数字地图完成[N];南京日报;2011年
7 ;何谓“数字地图”[N];文汇报;2000年
8 牛世英;数字地图——高技术战争的“向导”[N];中国国防报;2003年
9 孔济华 宋雨;美“数字地图”欲对全球“定位”[N];中国国防报;2000年
10 李大光 鲁胜利;搜寻萨达姆,美军用上数字地图[N];中国国防报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 夏松竹;数字地图无损信息隐藏技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 潘佳庆;一类拟线性抛物方程的定性研究[D];复旦大学;2004年
4 杨雄锋;双曲方程组与双曲—抛物方程组解的大时间状态估计[D];武汉大学;2004年
5 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
6 丁俊堂;若干非线性偏微分方程的爆破理论与最大值原理[D];山西大学;2006年
7 张志娟;具有间断系数扩散方程的局部间断Galerkin方法[D];中国工程物理研究院;2009年
8 高攀;机载三维数字地图技术及应用研究[D];南京航空航天大学;2001年
9 雷玲;具备k-近似周期解的抛物系统的最优控制问题[D];浙江大学;2007年
10 吕桂霞;抛物方程有限差分并行算法理论[D];吉林大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张永栋;基于抛物方程的电波传播问题研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 倪军林;矢量抛物线方程在电波传播中的应用[D];杭州电子科技大学;2010年
3 韩星星;雷达海杂波反演海面大气波导的研究[D];西安电子科技大学;2009年
4 贾慧美;一类抛物方程的逆源问题[D];东北师范大学;2011年
5 林雪清;一类抛物方程(组)适定性的若干性质之研究[D];集美大学;2011年
6 郝芳;一类亚抛物方程的Cauchy问题[D];郑州大学;2011年
7 杨德草;海杂波反演大气波导的模拟退火算法[D];西安电子科技大学;2009年
8 杨超;雷达最大探测范围三维建模和可视化研究与实现[D];国防科学技术大学;2006年
9 林荣刚;复杂天候环境下集群式车载通信系统天线间干扰分析[D];西安电子科技大学;2007年
10 王瑶;无线信号在建筑物群中的传播——反射、绕射及路径搜索[D];郑州大学;2010年
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