大气折射对雷达低仰角跟踪误差的影响分析

该文基于雷达测角原理和确定性电波传播模型,采用等效地球半径法考虑大气折射效应,建立仰角误差预测方法;计算不同大气折射环境下的仰角误差。研究结果证明:大气折射与多路径的综合效应中,折射环境的变化会对仰角误差造成很大影响,表明大气折射是低仰角跟踪时需要考虑的重要因素。     

射线跟踪技术用于分析波导环境下电波异常折射误差

海洋大气环境中电磁波传播受大气波导影响常呈现出复杂的折射特征,本文通过构建基于射线跟踪技术的电波传播轨迹微分计算方法,研究了电波受蒸发波导和表面波导环境影响所形成的电波折射误差(仰角和高度误差)的异常特性,并对雷达试验的实际测量数据的误差进行了分析验证。     

大气折射引起的卫星测控系统速度误差分析

由于大气各高度层介电特性的不均匀性,无线电波沿地空链路传播时会产生折射效应,为卫星的定轨测控系统引来不同程度的折射误差. 针对单频单站卫星系统的定轨方式,给出了基于多普勒频移测速原理的高精度速度误差修正算法,并与基于距离误差变化率原理的测速算法和实测数据进行了比较,验证了算法的准确性. 利用修正算法分别仿真计算了大气折射时延效应和弯曲效应导致的速度误差;基于不同频段、不同轨道高度的卫星系统参数,比较分析了对流层、电离层折射效应造成的速度误差变化特性. 分析结果可为当前地空链路的卫星测控系统提供准确的速度误差修正量参考,进而合理准确地评估大气折射对星载单频接收机测速误差的影响.     

雷达跟踪海上低空目标仰角误差计算方法研究

针对雷达跟踪低空目标受传播环境影响的仰角误差问题, 基于电磁波传播的抛物方程方法, 提出一种能计算多路径和大气折射等造成低仰角误差的新方法.正常大气折射条件下, 与射线方法结果的对比显示了该方法的正确性.利用所提方法, 仿真分析了粗糙海面、大气波导等不同环境条件下的雷达测角误差, 并仿真了采用窄角和偏轴跟踪方式减轻多路径效应后的改善效果.计算过程和仿真结果表明, 所提方法可同时考虑大气波导和多路径等复杂传播环境的综合影响, 以及雷达参数和工作方式等因素的共同影响.     

大气折射效应对LEO-SAR成像质量的影响

大气折射会对无线电波造成射线弯曲和时延色散。对工作在微波频段的LEO-SAR而言,弯曲效应会导致雷达图像在距离上的偏移,而色散效应导致的二次相位误差会对接收信号造成脉冲展宽,使雷达图像分辨率降低,产生畸变。通过对这两种传播效应进行建模分析,选择电离层、对流层环境折射效应均较强的三亚地区进行折射指数剖面建模,仿真计算了该大气环境下,不同频段和轨道高度上LEO-SAR目标成像的距离向漂移和分辨率的变化,分析了大气折射引起的射线弯曲和时延色散特性对LEO-SAR成像质量的影响,为不同类型的LEO-SAR提供准确合理的折射误差修正补偿。     

球面分层大气中射线传输轨迹的精确计算

给出了球面分层大气中确定射线传输轨迹的理论和数值计算方法。从Snell定律出发,利用球面坐标系中二维曲线的曲率方程,讨论了各种入射条件下射线的传输路径与大气折射指数分布之间的函数关系。数值地给出了球面分层大气中视距传输和反射传输时射线的仰角、轨迹长度、有效反射区等参量与大气折射指数梯度的关系,并和均匀大气中的射线传输进行了比较。     

大气波导传播类型及特性分析

电磁波在大气中传播时,除了正常的折射外,在特殊条件下还会产生超折射现象,从而形成大气波导传播.利用大气波导,可以扩大探测、截收、通信和电子对抗等电子系统的有效作用距离,为远距探测、预警和通信提供条件.同时,也会形成诸如向外扩展的电磁盲区,使雷迭系统的杂波增强等不利因素.要实现大气波导超视距传播,须对将电磁波在大气波导环境中的传播进行研究.通过对大气波导类型及形成条件、电磁波实现大气波导传播的必要条件的分析,用射线描迹方法研究了大气波导传播的8种类型,同时对其特性进行了分析,从而为电子系统在各种大气波导环境下的应用奠定了基础.     

俯视电波折射修正及其在俯视雷达信号接收中的应用

针对海洋上空大气折射环境影响下岸基俯视雷达信号的舰载机动接收有效方法进行了系统研究.根据实际需求,建立俯视雷达信号在海洋上空传播的物理模型,通过射线追踪法结合Hopfield折射率剖面模型,仿真计算获得了大气折射影响下的电波实际传播路径,并与Ray-VT射线追踪软件的计算结果进行比对,四种发射参数下的水平距离相对偏差分别为-0.002%、-0.041%、-0.029%、-0.007%,初步说明了电波传播路径仿真的准确性.经过仿真,发现海洋上空大气折射环境对岸基俯视雷达信号的舰载接收有很大影响,必须对接收位置和接收仰角加以修正.     

大气波导传播现象研究及通信应用设想

对流层中的大气波导是一种支持高性价比超视距通信的优质通信信道资源。介绍了大气波导的陷获折射传播机制及波导分类;基于华北地区、黄海海域典型链路试验结果,研究了大气波导与对流层散射双模式传播现象,分析了大气波导的存在性、信道传输特性和通信可用性;鉴于大气波导低损耗高电平、不连续但有日变化趋势性发展规律的特点,提出波导/散射联合超视距弹性通信技术及基于大气波导的容中断伺机通信技术设想,其对波导资源的高效利用可支持超视距通信效能的显著提升。     

大气折射对我国近地面无线电视距的影响分析

在无线电视距工程应用中, 常用等效地球半径因子表征大气折射的影响.为深入分析我国不同区域大气折射对无线电视距的影响, 定义了一种无线电视距因子, 以表征无线电视距相对标准大气视距的变化.基于我国区域近地面65 m高度大气折射率梯度数据, 得到了不同时间概率下我国区域无线电视距因子的时空分布, 结合拉萨、重庆、厦门、渤海湾、西沙、乌鲁木齐典型地区无线电视距因子的时间概率分布和季节变化, 分析给出了我国区域无线电视距因子的时空分布特征.分析结果表明, 我国不同地域无线电视距存在显著的时空变化, 并可导致无线电系统最大覆盖区域的显著时空变化.这些结果可为我国不同区域无线电系统设计和覆盖性能评估等提供参考依据.     

Seismic velocity estimation

The estimate of propagation velocities in the reflection or refraction seismic method is essential to the effective imaging of the subsurface. Wave propagation in a fully elastic medium gives rise to several propagation modes, among them are the longitudinal and transverse compressional waves (P-waves and S-waves), which are commonly used in the reflection and refraction seismic methods. With appropriately sorted data, the arrival time of a wave returning from a particular reflecting interface in the subsurface will vary as a function of source-receiver offset. This variation in arrival time with offset is called "moveout" and is controlled by the propagation velocity. The velocity of propagation enters the processing of reflection seismic data first as an essential parameter of a time coordinate transformation required before data of varying source-receiver offsets can be stacked to enhance signal-to-noise ratio. Velocities estimated in this manner are called "moveout velocities." Velocities also enter the processing sequence as a parameter of an imaging operation called "migration." Early efforts at velocity estimation were only accurate enough to provide parameters to process data, but high-quality data collected using present-day technology allow us to make accurate enough estimates of propagation velocity to infer subsurface geology. Complications arise, however, due to the effects of reflector structure and lateral velocity gradients. Current developments in seismic velocity estimation include measurement of shear wave (S-wave) velocities, use of wide-angle arrivals for more accurate P-wave velocity estimates, and methods requiring areal coverage (three-dimensional seismic).     

Atmospheric Refractivity Corrections in Satellite Laser Ranging

Atmospheric refraction can cause significant errors in satellite laser ranging (SLR) systems. There are two techniques which can be used to correct for these errors. Atmospheric models based upon surface measurements of pressure, temperature, and relative humidity have been shown by ray tracing to be accurate to within a few centimeters at 20° elevation angle. The residual errors in the models are thought to be primarily caused by horizontal gradients in the refractivity. vity. Although models have been developed to predict the grnt effects, initial studies show that they can be sensitive to local topographic effects. Atmospheric turbulence can introduce random fluctuations in the refractivity, but only introduces centimeter level errors at elevation angles below 10°. Pulsed two-color ranging systems can directly measura the atmospheric delay in satellite ranging. These systems require mode-locked multiple-frequency lasers and streak-camera-based receivers and currently appear capable of measuring the atmospheric delay with an accuracy of 0.5 cm or better.     

脉冲激光大气传输热晕数值分析

由于大气通道上介质对激光能量的吸收，改变了大气折射率，形成自散焦负透镜，从而产生热晕。热晕使激光发生畸变，限制了激光能量在大气中的有效传输。以准直高斯光束为例，模拟单脉冲和序列脉冲激光大气传输，对均匀风场和无风两种情况下激光在不同靶程光束截面的光强分布进行了数值分析。结果表明：长脉冲比短脉冲受到非线性热晕效应影响大；序列脉冲存在一个最优化脉冲间隔，使上靶光强存在20%~30%的涨幅。最后，在没有采用自适应光学系统对畸变进行补偿的情况下，提出了采用脉冲间隔适当的序列短脉冲传输来提高激光传输能量的方法。     

塔康试飞大气折射效应修正

塔康飞行试验中，由于对流层大气的折射效应，塔康测距输出并不直接对应于作为基准的 GPS 测距值，应该对 GPS 测距值进行修正。本文采用射线跟踪法对此问题进行了分析研究，得出了修正计算公式，并进一步探讨了实际应用的工程数值算法，最后给出了计算实例。     

Optimized Station to Estimate Atmospheric Integrated Water Vapor Levels Using GNSS Signals and Meteorology Parameters

The atmospheric meteorology parameters of the earth, such as temperature, pressure, and humidity, strongly influence the propagation of signals in Global Navigation Satellite Systems (GNSSs). The propagation delays associated with GNSS signals can be modeled and explained based on the atmospheric temperature, pressure, and humidity, as well as the locations of the satellites and receivers. In this paper, we propose an optimized and simplified low cost GNSS base weather station that can be used to provide a global estimate of the integrated water vapor value. Our algorithm can be used to measure the zenith tropospheric delay based on the measured propagation delays in the received signals. We also present the results of the data measurements performed at our station located in the Tlemcen region of Algeria.     

大气波导的形成及其对雷达探测的影响

电磁波在海洋大气条件下传播时可产生大气波导现象。文章分析大气波导的形成以及对电磁波传播的影响,分析大气折射的存在条件,电磁波在大气波导中传播所受到的制约,总结出大气波导对雷达探测的影响。     

地下目标探测的LFMCW RD成像方法分析

在地下目标探测过程中,由于地下介质与空气的介电特性不一致,发射信号的传播速度和传播路径会发生改变,传播速度不再保持恒定,传播路径也不再是沿直线传播。由于采用连续波体制,此时传统的回波信号模型和成像处理方法都不再适用。根据地下目标成像的特点,针对线性调频连续波体制探地雷达,给出了地下目标成像的接收回波模型,并以此为基础,建立了以分层成像处理为基础的RD成像处理方法,并通过仿真进行了验证。     

大气相干长度的对比实验研究

大气相干长度是在激光大气传输和自适应光学研究中对大气湍流介质进行定量描述的重要参量。介绍了利用激光大气闪烁测量反演大气相干长度和利用差分像运动测量法(DIMM)测量光波到达角起伏方差来确定大气相干长度的两种不同测量方法，并根据光波到达角起伏和激光大气闪烁这两种不同方法测量大气相干长度的仪器，在相同的近地面传播路径上进行对比实验观测，两者测量结果有时存在一定的偏差，但其量级和时间变化趋势基本一致，这两种测量方法相互得到了验证。最后还对实验观测结果进行了讨论，分析了误差产生的原因。     

大气波导对电子系统作战性能的影响

电磁波在大气环境中传播受到各种因素的影响，引起电磁波出现异常传播现象，尤其在陷获折射条件下，形成大气波导传播。大气波导对电子系统武器装备的性能及战术使用带来影响。为在大气波导环境下更好地运用武器装备，在介绍了大气波导的分类基础上，分析了大气波导特征量对电磁波形成波导传播条件的影响，重点论述了大气波导对电子系统武器装备性能及战术使用的影响。     

低仰角对流层折射修正快速算法

大气的折射效应引起电波传播延迟和路径弯曲,测量数据对流层修正的精度直接影响到飞行目标轨（弹）道确定的精度。考虑到对流层折射修正的精度和效率以及5°以下低仰角数据传统修正方法具有较大的误差,通常不对测量数据进行实时对流层折射修正,这使得实时定位的精度受到较大影响。研究设计了一种能够应用于实时数据处理快速有效的对流层折射修正迭代算法。经大量外场实测数据验证,该算法能够有效地消除低仰角对流层折射偏差,对高仰角测量数据的对流层折射修正亦具有较高的精度。