收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

海洋大气波导电磁传播模型及波导参数反演算法研究

孟书生  
【摘要】:海洋大气波导具有强烈的时空分布,根据Patterson统计,世界范围内表面波导的出现概率平均约为15%,且不同地区的差异极大,而蒸发汽波导的出现概率要比表面波导更高。利用海战场的大气波导时空分布参数,显著提高舰载雷达远程探测的实际效能,提升舰艇远程打击能力,对舰艇作战辅助决策具有重要意义。 常规监测手段难以连续获取大范围的大气波导参数。利用雷达海杂波反演大气波导参数是近年来快速发展的一项新技术,采用该技术可以由海杂波功率信息实时、连续地反演大气波导参数,诊断当前海区是否存在大气波导。如果存在则可以进一步反演出大气波导的高度、强度、厚度等参数,以及这些参数随雷达作用距离的分布情况。 首先,本文介绍了大气折射的类型和条件、海洋大气波导产生的原因和分类,阐述了大气波导对雷达波传播的影响。接着,我们介绍了电磁波传播的三种模型理论:利用射线追踪技术分别仿真了标准大气环境下和蒸发波导环境下的电磁传播损耗,指出该仿真过程基本上可以确定电磁波的传播轨迹,初步确定在海洋大气层结下是否会出现波导传播以及出现的位置。介绍了抛物型方程原理,探讨了其初始场与边界条件问题,并利用分步傅立叶变换的方法给出了抛物型方程的数值解。给出了海洋大气环境下电磁传播损耗模式,并利用其计算了电磁波单程传播损耗随距离和高度的变化情况。介绍了波导模态理论,指出波导模态理论的优缺点。最后,我们论述了海洋大气波导参数反演方法,给出了粒子群优化算法的流程图;引入五参数大气波导模型,并利用雷达图像1350方位上的离散化杂波功率数据与运用抛物方程模型理论计算的海杂波构造了目标函数,根据试验采集的海杂波数据和探空仪数据,结合粒子群优化算法反演了五参数波导模型的波导参数。作为大气波导的重要组成部分,蒸发波导是海洋大气中特有的一种波导形式。蒸发波导高度是蒸发波导重要的参数之一,是表征波导强度的重要物理量,也是确定蒸发波导对电子设备影响的一个重要参量。反演的蒸发波导高度为13.4m,而理论的高度为12.5m,相对误差为7.2%,可以看出反演结果和实测值比较吻合,能够反映出沿海面上方大气折射率剖面随高度的变化情况。分析表明:产生这些误差的原因是多方面的,如试验场地的选取、近岸非线性非均匀性因素的影响等等。相信通过强化船基试验,采集更丰富的试验数据,一定能获得非常满意的结果。 总之,本论文实现了运用粒子群优化算法反演大气波导参数,证明了该算法的科学性和可行性,为进一步研制出适应多种雷达且能反演大范围大气波导参数的探测设备提供算法依据。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 官莉,顾松山,火焰,胡胜,陈钟荣;大气波导形成条件及传播路径模拟[J];南京气象学院学报;2003年05期
2 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
3 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
4 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
5 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
6 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
7 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
8 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
9 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
10 赵瑞金;陈小雷;;华北平原两次大气波导CINRAD/SA超折射回波分析[J];高原气象;2010年04期
11 董翠;李立;吴振森;;海上大气波导的抛物方程法分析[J];电子科技;2010年11期
12 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
13 左雷;察豪;田斌;田树森;;海上蒸发波导PJ模型在我国海区的适应性初步研究[J];电子学报;2009年05期
14 李振;察豪;;海上大气波导环境下电磁波传播的抛物方程方法[J];舰船电子对抗;2009年03期
15 胡晓华;费建芳;李娟;李婧;;一次受台风影响的大气波导过程分析和数值模拟[J];海洋预报;2007年02期
16 唐海川;王华;李云波;;黄海部分海域大气波导分布规律及其成因[J];海洋技术;2008年01期
17 赵瑞金;李江波;;一次华北平原大雾天气CINRAD/SA雷达超折射回波的射线追踪分析[J];气象;2010年02期
18 郭建炎;周承仙;;基于抛物方程的大气波导环境电波传播分析[J];三明学院学报;2010年06期
19 丁飞;察豪;史建伟;林伟;;海上蒸发波导下的电波传播衰减测量方案设计[J];舰船电子工程;2006年06期
20 胡晓华;费建芳;张翔;黄小刚;;气象条件对大气波导的影响[J];气象科学;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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
2 刘桂艳;高山红;;青岛地区一次海陆风影响下大气波导的数值模拟[A];辽宁省气象局、丹东市气象局、中国海洋湖沼学会气象分会、中国海洋湖沼学会潮汐海平面专业委员会、中国海洋湖沼学会计算物理专业委员会、山东(暨青岛市)海洋湖沼学会2011年联合学术研讨会论文摘要集[C];2011年
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
中国博士学位论文全文数据库 前6条
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 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
2 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
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 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
5 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
6 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
7 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
8 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
9 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
10 孙璐;南海地区大气波导分析与数值模拟初步研究[D];兰州大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前4条
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
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978