机载L波段雷达海杂波幅度分布特性分析

机载雷达主要在海杂波背景下探测舰船目标，探测性能受海杂波影响大，海杂波分布特性直接影响检测器设计和系统探测性能.本文对L波段机载雷达回波特性、海杂波分布特性进行了理论分析建模，从目标检测的角度提出了海杂波预处理流程，并采用拟合的方法，基于实测数据对Rayleigh分布、Lognormal分布、复合K分布、Weibull分布等四种典型的杂波分布进行了验证，所用5级高海情和3级低海情数据样本分析表明，四种分布中Lognormal分布显著占优.上述方法与结论可用于辅助雷达最优检测器设计，具备较高的工程应用价值.     

阶跃折射率光纤中的激光模式特性

研究了根据阶跃折射率光纤中传输的光场遵循贝塞尔分布的光纤中的激光模式特性,通过贝塞尔方程解析解的方法,利用计算机仿真得到了光纤内和光纤出射端外典型的低阶线偏振模(LPmn模)的光强分布特性和传输特性;同时,研究了大模场光纤参数如纤芯直径、纤芯折射率和包层折射率等不同时典型低阶LPmn模式的光强分布特性和传输特性的变化规律;并且计算了各典型的低阶LPmn模式的M2因子,讨论了光纤激光光束质量因子的特点及随光纤参数的变化规律。     

一种新的联合时频分析方法

根据信号对当前时刻的联合时频分布的贡献主要源于最近出现的信号的思想，提出了一种新的联合时频分布一渐忘分布。分布表明，渐忘分布具有非负、交叉项不明显及可用FFT实现快速计算等优点，且该分布的时频局域性可方便地通过选取不同的衰减因子进行调整。通过对典型信号的应用，进一步验证了渐忘分布的良好特性。     

雷达地海杂波统计特性研究

雷达地海杂波研究越来越受到雷达及遥感界的重视，本文综述了测量方面的典型事件及幅度分布、谱特性方面的典型模型，最后给出了作者对雷达地海杂波研究的展望。     

典型相控阵雷达电磁时空分布仿真系统设计

针对相控阵雷达的功能特点,设计了一种可以仿真典型相控阵雷达电磁时空分布的系统。该系统主要分为相控阵天线性能仿真模块和典型相控阵雷达功能仿真模块两个部分。其中相控阵天线性能仿真模块可以模拟各类相控阵天线的方向图;典型相控阵雷达功能仿真模块可以模拟宙斯盾、爱国者等相控阵雷达的电磁时空分布特性。     

云雾中飞机尾流毫米波雷达多普勒特性研究

构建了尾流中云雾滴运动微分方程,通过求解运动方程得到了尾流中云雾滴的运动轨迹、速度分布等特性.分析了尾流中云雾滴的密度分布特性,并以典型的W波段雷达为例,分析了云雾中尾流的探测距离.在此基础上,提出了一种云雾中尾流雷达多普勒特性模拟方法,得到了典型毫米波雷达空间分辨率和观测视角下云雾中尾流的多普勒特性.研究结果表明,云雾中尾流毫米波雷达回波调制了丰富的尾流速度场信息,可为航空安全提供特征支撑.     

室内环境下超宽带信号透射特性仿真与分析

时域射线跟踪技术是研究室内环境下超宽带信号透射特性的有效方法。本文利用时域射线跟踪方法研究了超宽带信号在室内环境的透射特性。然后对典型室内环境仿真，分析透射对超宽带信号功率延迟分布的影响。     

典型地区大气湍流高度分布特性与模式研究

研究大气传输问题中的大气湍流就是研究湍流所造成的折射率随机变化规律。大气折射率结构常数$C_n^2$是表示大气光学湍流强度的一个重要参数。利用新型温度脉动探空仪对大气温度、气压和$C_n^2$在合肥、北京和库尔勒等典型地区进行实地探测, 结合全国不同地区气象站点的常规气象探空资料进行统计分析,得到不同典型地区常规气象参数随高度分布特性,为大气湍流预报模式的建立提供数据资料。选取广泛应用的大气湍流参数模式Hufnagel-Valley模式和NOAA模式,根据实际测量数据拟合得到不同典型地区大气湍流高度分布初步模式,将两种模式和实际测量数据进行对比验证分析,为不同典型地区大气湍流模式分布特性的研究提供方法验证和参考依据。     

变压器中性点保护间隙结构的选择

本文分析了三种具有典型电场分布的间隙结构与避雷器的伏秒特性曲线，结合工程实际应用中变压器中性点保护间隙与避雷器的配合原则，提出了保护间隙结构的选择方案。     

基于直方图非线性拉伸的红外图像增强新算法

由于受物体导热特性及环境的影响和红外热像系统的限制，红外图像普遍对比度低、边缘不够清晰，其中最典型的是图像的直方图分布过于集中，针对这一问题将图像压扩量化中的纵向非均匀分层思想延伸为图像直方图灰度轴的横向非均匀拉伸，提出了一种基于直方图分布特性的非线性拉伸增强算法。在此基础上，将直方图非线性拉伸与线性拉伸进行了试验对比。     

沙尘引起的毫米波衰减

本文根据在腾格里沙漠完成的毫米波传播实验的部分结果，较为祥地讨论了扬沙天气中沙尘的有关物理特及其在９３ＧＨｚ频段上的沙尘衰减。，     

沙尘在FSO常用红外波段的散射特性研究

研究红外波段沙尘的散射特性对自由空间光通信（FSO）具有重要的理论意义。针对FSO常用的几个红外波长,采用Mie理论对激光在不同沙尘粒径下的散射特性进行了分析;基于粒子尺寸的对数正态分布模型,计算了沙尘条件下红外波段（0.76~10.6 m）激光的传输衰减率。结果表明:在沙尘条件下,7.4~8.0 m这一波段附近的传输衰减最小,并且明显低于其他波段。因此,可以选用7.4~8.0 m这一波段的激光进行沙尘条件下的激光通信,其传输性能会明显优于其他波段。最后,以波长1.064 m为例,分析了能见度随粒子浓度的变化关系,并与蒙特卡罗方法的计算结果进行了比较。     

1次沙尘暴天气的消光特性研究

沙尘暴是一种特殊的自然现象.为了分析沙尘暴对可见光和红外辐射传输产生的影响,利用米散射理论,对北京地区1次沙尘暴天气下沙尘粒子在可见和红外波段的消光进行了计算,并与沙尘暴来临前的测量结果进行了对比分析,得到了沙尘粒子在这些波段的消光特性,并根据激光雷达测量的数据,对沙尘粒子在红外波段的垂直消光廓线进行了反演.这对认识沙尘暴有很大的参考价值.     

红外波在沙尘暴中的后向散射增强

为了提高沙尘暴中红外系统的精度,应用电磁波在离散随机介质中传播的多重散射理论,分析红外波在沙尘暴中传播时的后向散射增强机理,给出了沙尘暴单位体积的粒子数随能见度变化的关系式,对于可见到远红外波,研究其在不同能见度的沙尘暴中传播时的多重散射效应引起的后向散射增强。结果表明对于不同波长的波,其后向散射增强不同。沙尘暴的能见度越低,后向散射增强越显著。不同类型的沙尘暴,粒子尺度分布不同;在一定能见度时,单位体积中粒子数越多的沙尘暴,后向散射增强越大;在一定的粒子数密度时,含大粒子数越多的沙尘暴,后向散射增强越显著,尤其是波长较长波的后向散射增强更明显。即,沙尘暴的能见度越低,单位体积中的粒子数越多,包含较大粒子数目较多时,后向散射和增强就越显著,则对红外系统的影响就越严重。     

沙尘暴对地空路径上Ka频段电波传播的影响

通过分析陆地上毫米波在沙尘暴中传播时的衰减和交叉极化分辨率，给出了一定高度毫米波传播的衰减和交叉极化分辨率的计算公式，并提出了一种计算地空路径沙尘暴衰减和交叉极化分辨率的等效模型。在不同的地球站点、不同的能见度、不同的沙尘粒子含水量、不同的粒径分布下进行了数值计算，并对结果进行了分析。     

激光在沙尘暴中的衰减特性研究

复杂环境中激光传输和散射特性是目标与环境光散射特性研究的基础。主要讨论了激光信号在沙尘中的传输衰减特性。根据Mie理论研究了具有一定粒径分布沙尘粒子对于激光信号的单次散射衰减特性，给出了不同分层沙尘粒子的平均散射截面、粒子平均反照率、平均不对称因子和平均相函数。利用四通量法和蒙特卡罗法研究了激光在分层沙尘大气中的多重散射和斜程传输衰减特性，并给出它们与能见度及高度的变化关系。最后，在考虑多重散射时，分别用以上两种方法数值计算了1．06μm激光在斜程沙尘大气中的衰减率，并与单次散射结果进行了比较。结果表明，能见度较低时，不考虑多重散射效应会带来较大的误差；在斜程沙尘大气激光传输时，随分层数增加，数值结果就越精确。     

The Study of MMW and MW Attenuation Considering Multiple Scattering Effect in Sand and Dust Storms at Slant Paths

The influence of sand and dust storms on modern MMW and satellite communication systems reliability have been paid more attention to. The attenuations induced by sand and dust storms are estimated by means of Mie-theory and Rayleigh approximation, in the case of the tenuous distribution of particles. With the particle density increasing, however, these method become inadequate, the multiple scattering effects then become dominant for attenuation estimation. The attenuations considering multiple scattering effects are estimated by Monte-Carlo and four fluxes method at horizontal paths. At slant paths, based on multi-layer media model, the attenuations considering multiple scattering effects are calculated by layered Monte-Carlo method at 100, 37, 24, and 14GHz. It is shown that the multiple scattering effects should be considered at the attenuation prediction in the sand and dust storm, which the visibility is about 0.5km and smaller than 0.5km and frequency is about 20GHz. Above 30GHz, the multiple scattering effects due to sand and dust particles should be considered, as visibility is about 1km and smaller than 1km at slant paths.     

利用遥感手段判识沙尘暴的一种新方法——以内蒙古地区为例

利用比辐射率的特征,并根据热辐射理论进行沙尘暴遥感监测是一种全新的研究手段.本文发现,沙尘发生时地表的主要物质沙尘、地面和云的物质性质不同,并且沙尘强度不同时图像像元上的地面和沙尘的比例不同,从而导致像元物质的性质有差别,地物比辐射率不相同.通过理论推导和试验研究得出:云区、地面、弱沙尘和强沙尘区的ε29与ε31接近程度不同,且ε31在0-1整个区间上变化时,ε29的大小顺序永远是云>强沙>弱沙>地面,并在此基础上建立了一个稳定判识沙尘强度的沙尘指数(DSI)模型.经过多次沙尘暴的实例验证,结果表明,该模型能够较精确地监测沙尘发生的范围和强度.     

A novel measurement method of bulk/scaled dust permittivity at a microwave frequency band as I/P to accurate scattering computations. Part II

In order to compute the scattering properties of individual sand/dust particles dispersed in air, as in a true sand/dust storm, we need to derive a permittivity value which is representative of sand/dust particle with its layer of water. As a first step in this, we applied Looyenga??s formula to extract the permittivity of the dry sand/dust component from the mixture which is measured. Measured results could be used to estimate electromagnetic wave propagation impairments in communication systems.     

2021 年春季沙尘传输对徐州地区气溶胶演变影响分析

沙尘气溶胶对局地大气环境具有显著影响, 本工作基于 2021 年 3 月中国东部卫星和地基遥感观测资料, 以沙 尘传输过程中上下游的两个城市北京和徐州为主要研究区, 分析了两地气溶胶环境的阶段性变化特征和驱动因子。 结果表明: (1) 连续两次大型沙尘暴均来源于蒙古地区, 并受冷空气驱动影响中国东部地区, 第一次沙尘在江苏腹地进 入黄海, 第二次沙尘在江苏省附近受西南暖风影响发生沙尘回流现象造成持续污染。 (2) 沙尘以粗颗粒物为主, 使得近 地面层 PM10 浓度急剧提升至背景值的 20 倍、 PM2:5 提高至 3 倍。处于下游的徐州地区比上游的北京地区两次 PM10 峰值均低 500 µg·m−3, 且时间延后 12 小时。 (3) 沙尘过境前徐州背景气溶胶以散射性细颗粒物为主, 气溶胶光学厚度 (AOD) 小于 0.5, 单次散射反照率 (SSA) 约等于 0.99。到达徐州地区的沙尘漂浮在 2∼ 4 km 高空层并随重力作用与地 面层气溶胶混合, 使得 AOD 瞬间提升至 1.5 以上, 24 小时后开始逐步由沙尘主导过渡到本地污染物粒子主导 (气溶胶 退偏比从大于 0.25 降至 0.1 以下)。本次沙尘中部分颗粒物成分对 440 nm 光谱吸收性较强, 与沙尘来源有关。