大气折射误差的残差模型

本文从定义出发,推导出目标在球面分层低层大气或电离层内仰角折射误差、距离左和相位应单脉冲雷达与三站雷达的距离变化率折射误差的残差模型。     

一种二次雷达大气折射距离误差修正方法

大气折射误差是二次雷达测距误差中最主要的因素之一.针对目前还没有二次雷达在大气中的折射距离误差修正模型,根据工程中的检飞数据,提出了一种二次雷达大气折射距离误差修正方法.该方法根据二次雷达获得的C模式气压高度实时计算折射率,得到修正的雷达波速度,减小了大气折射误差,进一步减小了距离测量的误差,从而提高了测距精度.     

光电经纬仪大气折射误差修正方案

光学测量大气折射带来的误差已成为限制高精度测量的主要因素。针对实时和事后数据处理两部分分别提出了两种修正方法,并建立了折射误差修正模型及残差模型,经试验验证和误差比对分析,证明两种修正方法计算便捷,模型准确,均能提高实时和事后数据处理的精度。     

对流层电波折射修正的残差模型研究

电波折射修正常用方法是射线描迹法，其修正精度主要取决于大气时空结构参数的精度。本文给出了影响大气结构精度的四种误差（垂直大气剖面测量误差、大气时变漂移误差、大气水平不均匀性误差和大气随机起伏误差）所引起电波折射修正的残差，并给出了某连续波干涉仪系统中电波折射修正的实用残差模型。     

大气折射引起的雷达定位误差模型

大气折射引起的雷达定位误差是限制雷达精度进一步提高的关键因素之一.针对目前只给出雷达测量参数的折射误差,不能明显给出实际应用中所需要的目标位置偏移误差现状.通过采用我国大气折射率的统计模型和目前公认的高精度的电波折射误差修正方法一射线描迹法,对大气折射引起的雷达定位误差进行了目标位置偏离的计算和拟合,建立了大气折射引起雷达测量目标的位置偏移误差模型,从而为雷达实际使用和精度评估奠定基础.     

对流层折射模型修正及对应的雷达求高公式

在研究了对流层大气折射经典模型的基本理论和方法之后，基于最小方差思想提出了一种新的性能优越的修正模型，并针对美国国家标准局中央无线电波传播实验室规定的指数关系的大气层参数数据，通过与经典模型相对比，验证了该修正模型的有效性和优越性。该模型为雷达目标测高、大气损耗计算等后续研究提供了更准确的理论依据。文中详细阐述了该对流层大气折射修正模型的建立过程，给出了基于此折射模型的修正的雷达目标求高公式。     

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.     

对流层电波折射误差高精度实时修正

介绍了利用对大气中水汽含量敏感的微波辐射计，在电波传播路径上实时测量大气辐射亮温直接进行折 射误差修正的方法。该方法是在电波传播路径上直接获得折射修正信息样品的，不受大气时变特性和水平不均匀性的 影响，因而可提高修正精度。在天顶方向湿项折射误差实时修正精度可达厘米级。     

光学雷达大气折射误差修正方法研究

光学雷达是靶场试验外弹道测量系统中的主要设备之一.由于大气对光波传播引起的折射效应,使得光学雷达测量中产生折射误差.针对靶场常用的光学雷达系统,根据光波射线在大气中的运行轨迹,利用逐次逼近法得到了实用的光学雷达大气折射误差修正方法.通过对某靶场的实际测量数据检验,证实了该方法的适用性和有效性.目前,该方法已成功地应用于试验靶场,满足了靶场试验的精度要求.     

单脉冲雷达速度量折射误差高精度修正方法

单脉冲雷达是高精度外弹道测量系统中的一种主要测量设备之一,为了提高其测量精度,对所有测量参数都需要进行电波折射误差修正.针对目前单脉冲雷达测速参数折射误差修正精度较低的现状,在距离和角度折射误差修正基础上,提出了基于方向余弦的速度量折射误差高精度修正方法.首先根据经折射修正后的目标精确位置,利用二阶中心平滑微分方法求出目标的真实速度向量;然后再利用测站、地心的位置得到目标到雷达站、地心的方向余弦,进而求出目标与雷达站间电波射线在目标处切矢方向余弦;最后进行距离变化率的折射误差修正.实验证明,该方法比常用的直接微分方法的精度高出20％,且具有较好的实用性和有效性.     

基于大气折射效应的星地背景光误码率分析

研究了大气折射效应对星地量子密钥分发(QKD)系统的背景光误码率的影响,研究过程中考虑了白天晴天、满月夜晚和无月夜晚三种不同的背景光条件。建立了分层结构的星地QKD信道传输模型,模拟大气折射效应对信号传输距离的影响;基于此模型仿真分析了考虑和忽略大气折射效应时只考虑背景光的误码率随天顶角的变化趋势。结果表明:忽略大气折射效应将对背景光误码率产生较大的影响,此外在无月夜晚背景光条件下可以获得相对最低的误码率。     

俯仰角大气折射误差修正方法

针对光学测量系统测量得到的空中目标俯仰角数据,包含了大气折射带来的误差问题,建立了俯仰角修正误差模型,并详细介绍了修正模型具体计算实施过程,提出了采用三弯矩方程计算任意高度大气折射系数和高斯积分计算俯仰角折射修正值．经俯仰角折射效果分析和实践证明该方法精确、有效,满足高精度数据处理的要求．     

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。     

船载雷达电波折射修正方法误差影响分析

为满足测量船高精度测控模式下对电波折射修正精度的需求,针对测量船采用的高斯分层积分法具有较高精度、但存在计算复杂且不具有实时性的缺陷,提出了一种电波折射误差修正的新方法,将距离折射表示成天顶距离误差和仰角因子的函数关系,解决了测量船实时电波折射误差修正精度差的问题,满足了测量船数据处理的精度需求。     

雷达方位角折射误差修正方法研究

要进一步提高雷达系统的测量定位精度,除了尽力提高硬件精度和优化数据处理方法外,大气环境对雷达测量精度的影响必须考虑。目前进行的雷达电波折射误差修正,几乎都是建立在假设大气在水平方向均匀的条件下,认为雷达测量的方位角无折射误差,其对于下垫面均匀的平坦地区是可行的,但下垫面复杂地区方位角的折射误差必须修正。文中通过利用差分方法求解任意大气层中的射线方程,得到了实用的单脉冲雷达方位角的折射误差修正方法。     

传输介质引起的多基地雷达的系统误差修正

对多基地雷达由于信号传输介质折射指数的变化引起的系统误差进行研究,考察了光纤介质的温度特性及其对测距的影响,提出相应的解决方案;对大气折射引起的距离和测距误差进行讨论,并针对只有距离和测量信息的多站系统的电波折射误差提出了实时修正算法.     

拍星残差数据相关性分析的大气折光差修正

靶场通常采用夜间静态拍星的方式检测光电经纬仪的静态测角总误差。受大气折射率变化的影响,俯仰方向测角数据通常采用大气折光差经验公式进行修正。不同地区和时间的大气环境差异使得该经验公式存在较大误差,导致拍星解算得到的俯仰方向测角误差偏大,且影响俯仰方向测角误差因素的进一步分离。为此,提出了一种基于多台光电经纬仪同步拍星数据相关性分析的大气折光差修正方法。基于经纬仪拍星方位角和俯仰角测量残差模型推导得到了大气折光差修正误差模型。根据该误差模型,利用分布在同一区域不同点位的多台光电经纬仪拍星俯仰角残差数据,采用最小二乘法拟合得到大气折光差的修正系数并修正俯仰角测量残差数据。实测数据表明：采用该方法对俯仰角测量残差进行大气折光差修正后,光电经纬仪俯仰角测角总误差显著降低,且由垂直轴倾斜误差修正错误引起的方位角和俯仰角残差特性得以显现。文中提出的方法无需使用探空气球等获取大气参数,即可对同一地域分布的多台光电经纬仪拍星俯仰角残差数据进行修正,修正后的数据可用于进一步分离其他误差因素,具有较强的工程应用价值。     

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。