海洋大气波导对雷达探测性能影响的研究

建立了海洋环境中典型波导的经验模型,用电磁波传播的地型抛物方程以及分步傅里叶算法对电磁波在各种波导情况下的传播衰减情况进行了数值模拟,并构建了雷达性能评估模型,应用该方法评估了不同波导环境下雷达的探测性能,分析了由于大气波导环境的影响所产生的雷达低空异常探测特征。     

海洋大气波导信道特性分析与应用

大气波导是海洋上经常产生的超视距传播环境,对岸基和船载电子信息系统性能具有重要的影响。论述了海上大气波导测量与预测方法、大气波导特征参数的统计结果以及大气波导传播特性计算方法,重点分析了波导传播对信息系统的影响评估及其实际应用。计算结果表明,大气波导可使雷达实现超视距探测,对雷达检测具有重要影响。     

蒸发波导中电磁波异常传播特征研究及其应用

蒸发波导是海洋大气环境中一种典型的异常大气折射结构。它能够部分地陷获电磁波的传播,从而改变电磁波的传播特征。这种特性在雷达、通信、电子对抗等设备的使用方面具有广泛的应用。该文主要利用电磁波传播的抛物型数值方程和裂步傅里叶算法,通过仿真方法研究了蒸发波导环境下电磁波所具有的异常传播特征,并利用2003年8月大连海域的雷达异常探测试验作为应用实例,说明了蒸发波导对电磁波异常传播以及对雷达异常性能的影响。     

大气波导环境下雷达参数的敏感性分析

大气波导传播可导致电磁波的传播路径和有效覆盖范围与正常折射条件下明显不同,这会影响雷达的探测性能和部署.文中借助于抛物形波方程,研究了雷达系统参数的设置对3种典型波导环境下电磁波单程传播损耗的影响,并对雷达探测性能做出评估,给出了建议,为以后雷达回波资料反演大气折射率廓线作必要的准备.     

电波环境及微波超视距传播

电波环境是信息化系统和武器装备的重要组成部分,微波超视距传播基于对流层电波环境中的大气超折射(大气波导)和散射机制,可实现数百千米的地基/岸基/船载雷达微波超视距远距离目标探测或无中继微波超视距远距离通信,具有较大的实际应用价值。文章介绍了电波环境的概念和数据要素、对流层大气波导和散射传播的特点以及微波超视距效应评估技术,在此基础上分析了微波超视距雷达探测技术的典型应用场景。     

大气波导对电磁波陷获传播影响的数值模拟和试验验证

海洋环境中经常出现大气波导,它能够陷获电磁波而形成明显的异常传播特征,对雷达等电子系统性能具有重要的影响,本文主要从数值模拟和试验验证的方法,研究大气波导陷获电磁波所产生的异常传播特征,论文首先简要分析了电磁波传播的抛物近似方程数值模型及其步进类型的傅立叶解法,利用这一数值模型对多种大气波导环境下电磁波进行数值模拟,利用模拟的结果分析大气波导对电磁波的陷获作用,并利用1999年5月6日舰船在杭州湾的实验数据对本文相关的结论进行验证.     

基于蒸发波导传播的雷达定位误差研究

大气参数满足一定条件(修正折射率梯度小于0)时会形成大气波导,利用大气波导可实现雷达的超视距探测。由于近海面易形成蒸发波导,利用蒸发波导实现雷达的超视距探测已成为目前舰船雷达最实用的方法之一。雷达电波射线在不均匀大气中传播时会产生折射误差,为提高舰船雷达的定位精度,必须研究雷达在蒸发波导中超视距探测时的大气折射误差。根据电波传播理论,利用电波射线描迹技术,建立了舰船雷达在蒸发波导中实现超视距探测时的大气折射误差模型。仿真实验表明,蒸发波导条件下雷达超视距探测目标时的大气折射误差较大,且计算时不能采用常规的折射误差计算方法。     

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。     

大气波导对岸基警戒雷达影响研究

通过分析2009年～2011年的大气波导环境数据,从理论上阐述了岸基雷达产生超视距探测的必要条件,对岸基雷达超视距探测现象进行了分类.首先,比较了两种典型的对流层内雷达波传播衰减计算方法,得出基于分阶傅里叶算法和抛物线方程法的混合模型算法更适合计算大气波导环境中雷达波能量的空间分布;然后,使用该模型计算了两类超视距现象在探测距离、测距精度、测向精度及探测效果方面的差异;最后,提出了利用雷达超视距探测的建议.     

大气波导对雷达作用距离的影响

舰载雷达在大气波导条件下可实现超视距传播,可提高雷达探测性能,具有重要的理论意义和军事价值。详细介绍了产生大气波导的各种条件,同时也给出了在大气波导条件下的雷达探测距离的计算公式,并对标准大气和大气波导条件下雷达探测性能做了比较。     

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。     

一次伴随雷达异常地物回波的超视距探测成因分析与数值模拟研究

大气波导对电磁波的陷获作用可以通过雷达超视距探测和异常地物回波等现象被直观感知和捕获. 文中基于欧洲中期数值预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF) ERA5再分析资料、葵花卫星云图和WRF4.2模式,对福建中南部及粤东沿海天气雷达探测到的一次伴随异常地物回波的超视距探测现象开展成因分析和数值模拟研究. 研究结果表明:此次大范围异常地物回波的出现与台湾海峡持续存在的显著大气波导过程有关. 台湾海峡受高空槽后下沉运动与低空暖脊共同影响,存在逆温层结与强烈的湿度随高度锐减层,有利于大气波导形成;模拟时段中后期,台湾海峡几乎被顶高200~600 m的表面波导全覆盖,且波导强度持续增强,最终整体强度达到40 M 单位以上. 进一步利用WRF模式模拟预报的气象雷达传播路径上非均匀大气波导廓线,输入电磁波传播模型,结果与雷达实测回波的主体结构吻合,证实了利用中尺度模式开展大气波导预报与传播应用的良好前景.     

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.     

舰船雷达超视距探测中的定位方法研究

蒸发波导是海洋大气环境中出现概率最高的一种大气波导,当舰船雷达工作在蒸发波导环境下时,在一定的条件下雷达电波被陷获在蒸发波导内传播,如果采用雷达常用的定位方法就会产生很大的定位误差。根据电波传播理论和蒸发波导特征,基于射线追踪技术,提出了蒸发波导环境中舰船雷达电波传播路径的计算方法和雷达对目标的精确定位方法。仿真结果表明,满足蒸发波导传播条件情况下,舰船雷达采用常用方法对目标定位时在水平方向的误差较小,在垂直方向上的误差很大。采用蒸发波导环境下的舰船雷达定位方法可以实现在蒸发波导条件下对目标精确定位,从而提高舰船雷达的作用效果和精度。     

不同气象条件下雷达能量覆盖范围研究

基于实际地形和气象条件,通过插值技术实现从三维数字地球生成地形路径上高精确度的高程数据,结合大气折射率模型和抛物方程模型,计算电磁波在地形剖面上的传播损耗。通过方位角扫描,计算出单站雷达在空间特定高度的能量覆盖范围。仿真结果表明,该方法可同时考虑气象和地理因素对雷达能量覆盖范围的影响,与人眼视觉范围对比更能体现电磁波的传播效应,为有效预测复杂气象地理环境下雷达能量覆盖范围提供了一种可靠的技术途径。     

蒸发波导对雷达探测的影响

大气波导使雷达电磁波产生异常传播，研究其对雷达探测范围的影响具有重要意义。文中利用抛物方程模式及分步傅里叶算法对电磁波在蒸发波导条件下的传播进行数值模拟，并结合在福建平潭的试验，验证了模式的正确性，并论述了蒸发波导对雷达探测的影响。