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基于GPS信号传播的大气波导参数反演研究

赵宝功  
【摘要】: 大气波导是一种异常的大气结构,它能够部分地陷获电磁波的传播,从而改变电磁波传播的特征。可以使电波在其中以较小的衰减传播从而实现电波超视距传播,严重影响了雷达、通信、侦察等基于电磁传播的无线电系统。因此实时预测雷达工作区内的大气折射率参数在研究雷达、通信、侦察等问题中具有重要的理论指导和军事价值。 本文首先给出了大气波导的特性参数描述、大气波导形成原理和分类,分析了形成波导传播的条件和大气波导对电磁波的传播的影响。利用射线描迹技术对GPS信号在标准大气下,大气波导环境下表面波导和抬升波导电波射线传播路径进行了仿真。分析了以GPS信号仰角为0.1度时波导对射线的陷获情况;利用抛物型方程的标准傅立叶算法分析了GPS信号以低仰角入射到海上波导中的传播的重点、难点问题即初始场以及上、下边界选取问题,推导并计算了GPS信号在几种大气波导中传播的近似的功率分布。最后,利用GPS信号在空间中的功率分布及其GPS信号正向传播模型建立目标函数,结合优化算法-模拟退火算法反演了大气折射率剖面参数,从而得到反演大气波导剖面。反演结果表明反演剖面曲线和理论剖面曲线拟合较好。


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