PE模型SSFT解电波传播问题的虚部增量法

针对抛物方程(PE)模型分步傅里叶变换(SSFT)法步进求解电波传播时的吸收层滤波繁冗问题,提出修正折射指数虚部增量法.通过将传统窗函数滤波过程综合到大气折射效应计算中去,使滤波功能等价为修正折射指数的虚部增量,能够使场解在吸收层内平滑衰减为零,避免电波在上边界上的强反射.该方法省去了专门的滤波过程,降低了计算量,当存在多个折射率剖面时,其优势尤其明显.理论推导和仿真分析结果表明了该方法的正确性和有效性.     

PJ蒸发波导模型在沿海岸应用的分析研究

PJ蒸发波导模型根据气象数据和海表温度预测蒸发波导高度及其修正折射率的垂直分布,目前对该模型预测可靠性的验证多数使用开阔海洋的气象数据,而较少使用沿海岸的气象数据.在介绍了PJ蒸发波导模型基本理论方法的基础上,利用实测的沿海岸气象数据和海上微波超视距传播实验中的传播损失观测值分析了PJ蒸发波导模型在沿海岸的适用性.结果表明,PJ蒸发波导模型使用沿海岸表面层气象数据计算出的波导高度高于实测波导高度,当实际的波导高度很低时,模型计算出的波导高度与实测高度相差很大,并且模型对海表温度的测量误差很敏感.     

路径损耗模型研究及大气折射修正算法仿真

针对海上舰船之间的通信等大区制信道建模,通过与Okumura-Hata模型的对比,指出Longley-Rice模型更适用.为提高测试精度和减少折射误差,采用Longley-Rice模型等效地球半径法修正大气折射误差,这种方法计算简单,但修正精度不高.为此对Longley-Rice信道模型大气折射误差修正方法进行改进,利用电波实际传播路径和收发天线地面水平距离之间的映射关系,改进实际距离的精度,将参数输入距离映射为电波实际传播距离.经数值仿真结果与实测数据比较证实了改进方法的有效性.     

多目标遗传算法反演对流层大气温湿廓线研究

针对地基微波辐射计反演对流层大气温湿廓线完全依赖于历史数据的问题,设计了一种新的反演算法和流程。在对历史探空数据的统计分析基础上,得到各层大气温湿参数经验范围。从经验库中随机构造一条大气温湿廓线作为初值,基于大气微波辐射传输模式MonoRTM模型,计算模拟亮温。比较计算值与实测亮温的接近程度,通过更新初值,不断迭代计算,逐步筛选出可行解,并通过设定大气温湿垂直递减率等约束条件,从可行解中约束出帕累托前沿。采用皮尔逊系数加权平均的方法,从帕累托前沿中得到全局满意解。研究结果表明,新建立的基于多目标遗传算法的不完全依赖于历史数据的对流层大气温湿廓线反演模型,有较好的自适应能力和鲁棒性,反演精度高。该模型可以满足微波辐射计在历史气象资料积累匮乏地区的使用需求。     

考虑大气折射的天空场景真实感绘制

传统的天空场景绘制方法大都是基于大气对天空光和太阳光的散射,它们没有细致考虑大气折射的影响,因此无法绘制出太阳和月亮场景在不同观测条件下形状、色泽、光晕的变化,文章提出了一种考虑大气折射的天空光模型,首先基于大气光学知识推导出大气折射率与气压、温度和水汽压的定量关系,详细计算了光线在大气中的折射轨迹,采用一种考虑折射的路径跟踪方法计算天空光强度的分布,并绘制出不同时间、不同季节、不同观测地点下更具真实感的太阳、月亮和星星的天空场景。     

数字引导中大气折射修正技术研究

无线电波在大气中传输时受大气中不均匀介质的影响,会产生电波折射效应,使得地面定向天线在利用GPS数据进行数字引导跟踪目标时产生折射误差,导致链路质量下降或中断。针对此问题,通过对流层大气折射修正技术研究,结合航空测控实际情况,提出了利用基于地面参数预测的线性分层法对大气折射效果进行修正的解决方法,给出了补偿算法,据此进行仿真并在工程中进行试验验证,取得了预期效果。     

关键气象数据不间断传输的3G应急解决方案

自动站、自动土壤水和GPS等关键气象数据,对气象防灾减灾、天气预报预测、气候评估及气象科研等工作都十分重要,如何保证这些关键气象数据的不间断传输,一直是气象信息业务人员面临的一个难题。本文通过分析气象观测站的网络现状及业务需求,提出了基于3G技术的关键气象数据不间断传输的应急解决方案。文中首先对其总体方案、网络架构、数据流程进行了叙述,然后对其技术实现进行了详细介绍,最后对该解决方案的效果进行了分析。通过分析得出,该方案较好地解决关键气象数据不间断传输的问题,该方案在安徽省气象系统实际实施一年来效果良好,对于保持和提高关键气象数据的及时传输发挥了重要作用。     

我国典型海底的声场传播仿真研究

利用声线理论对水声信道进行了建模仿真设计。对射线跟踪模型进行了一些分析和改进。完成了我国典型斜坡海底地形的声线轨迹、本征声线及传播损失的求解问题，并进行了射线模型的数学建模和计算机数值求解。此外，根据实际应用中的要求，设计了计算声线轨迹、声传播损失及本征声线搜索的软件，并用程序对海上实测数据进行了仿真，得到了令人满意的结果。仿真结果表明，该基于射线模型的软件对水声信道参数预测精度高。具有很强的工程应用价值。     

LiNbO3光波导紫外表面等离子共振传感器模拟计算

高折射率的LiNbO3光波导,构成四层高折射率波导表面等离子共振传感器.采用传输矩阵方法得基模TM模色散表达式,研究了光波导有效折射与样品折射率之间的关系、光波导传输常数和波长的关系,由表面等离子体波共振耦合条件,得到不同样品折射率的表面等离子共振波长.利用菲涅耳的反射率公式,计算了四层结构波导传感器的透射谱,得到表面...     

气象格点资料的准无损压缩方法

格点数据是气象资料存储交换的重要形式,资料量的爆炸性增长给数据的存储、传输带来了巨大压力。采用离散余弦变换(Discrete cosine transform,DCT)构造了气象格点资料的准无损压缩方案,对位势高度、经向风、纬向风及温度4个要素,分别按照3种精度对压缩效果进行了对比,并对该方案在要素场的直接分析和作为初始场进行模式积分两类应用进行了误差分析。结果表明,该方案可以大幅度提高气象格点数据的压缩效率,由此带来的压缩损失非常小,无论是用于数据的直接分析、诊断计算还是模式积分,其误差是可以接受的。该方案能提高气象海量数据的存储和传输效率,为提供快速气象数据响应和预报服务打下基础。     

卫星信道三状态Markov模型设计与仿真

为研究大气空间环境对卫星通信的影响,将卫星通信的天气状况分为晴朗天气、云雾天气、雨雪天气3种情况,分析不同天气状况下的卫星信道传播特性并建立相应的Rice分布模型、C.Loo分布模型和Suzuki分布模型,引入三状态Markov过程实现因天气变化造成的信道状态的转换,构成卫星信道三状态Markov模型并对该模型的统计特性进行分析。最后,采用正弦波叠加法并利用实测气象卫星云图数据对该卫星信道三状态Markov模型进行仿真实验。仿真结果表明,所建模型可以用来模拟实际的卫星信道传播特性。     

基于BP算法的微波通信中继段性能分析

微波通信设备在运行过程中产生了大量的告警,经过数据清理可以对微波通信的性能进行分析。利用神经网络的误差反向传播算法(BP算法),结合告警、天气和工程设计几方面的数据资料建立了微波中继段告警分析预测模型。利用模型结合河北省平原地区的实际数据资料,进行了微波中继段站距、天线高差以及气候因素对告警的影响规律分析。     

3D representation of Radar coverage in complicated environment

The 3D representation of Radar electromagnetic information affected by terrain, ocean and weather is an unavoidable problem in the future digital battlefield. Based on the digital models of the complex environment factors such as atmosphere absorption coefficients, atmosphere refraction index and ground, we used APM model and atmosphere absorption attenuation model to calculate in-plane propagation loss and so to get the 2D in-plane coverage of given Radar. Then we combined these 2D coverage to construct the 3D Radar coverage. The experiment of embedding a typical Radar into digital battlefield showed that the 3D Radar coverage affected by complex environment was vividly and dynamically visualized in time and parameters of Radar and target could be adjusted interactively, which could provide excellent decision supporting and plan-aiding for users.     

多径传播环境下的无源UHF RFID系统电波传播模型

针对自由空间模型在预测射频识别系统识别距离时存在的偏差,综合考虑射频识别系统应用的多径传播环境,建立一种无源超高频射频识别系统电波传播模型,并重点分析了前向链路路径损耗的主要影响因素及其计算方法。基于该电波传播模型,探索性地提出实际环境下的无源超高频射频识别应用模拟思路。仿真和测量结果表明,该模型在预测无源超高频射频识别系统识别距离时更为准确。     

基于被动微波的地表温度反演研究综述

热红外遥感反演地表温度已取得丰硕的成果,某些反演算法精度可达到1 K以内。然而在非晴空条件下,热红外遥感的应用受到很大限制,甚至无能为力。而被动微波遥感受大气干扰小,可穿透云层获取地表辐射信息,具有全天候、多极化及高时间分辨率等特点,在地表温度反演中具有独特的优越性。被动微波反演地表温度已经成为被动微波遥感技术应用研究的主要问题之一。系统阐述了微波热辐射机理、地表温度反演模型、反演算法及应用现状,分析了目前被动微波地表温度反演研究中存在的主要问题与技术难点,为后续相关研究提供参考。     

Simulation of atmospheric phenomena

This paper presents a physically based simulation of atmospheric phenomena. It takes into account the physics of non-homogeneous media in which the index of refraction varies continuously, creating curved light paths. As opposed to previous research on this area, we solve the physically based differential equation that describes the trajectory of light. We develop an accurate expression of the index of refraction in the atmosphere as a function of wavelength, based on real measured data. We also describe our atmosphere profile manager, which lets us mimic the initial conditions of real-world scenes for our simulations. The method is validated both visually (by comparing the images with the real pictures) and numerically (with the extensive literature from other areas of research such as optics or meteorology). The phenomena simulated include the inferior and superior mirages, the Fata Morgana, the Novaya–Zemlya, the Viking's end of the world, the distortions caused by heat waves and the green flash.     

数字式大气波导测试仪设计

由于常规大气结构探测设备的误差较大,根据开口微波谐振腔的谐振频率随流过腔内介质不同而变化的原理,设计了一种数字式大气波导测试仪。实验证明：大气波导测试仪能够探测出气象仪器所无法获得的精细大气波导结构,具有精度高、响应速度快等特点。该仪器可为舰船雷达、通信系统实现超视距传播奠定基础。     

Measurement of wind across a microwave line-of-sight propagation path

Abstract

Methods of measuring wind across a microwave propagation path are examined and specific problems involved are discussed. Both the initial slope and the time-delay method are considered and the use of a filter in the time domain for changing the shape of the weighting functions is examined. An experiment that has been carried out at X-band along a 37 km propagation path over hilly terrain is described. In this experiment emphasis has been given to straightforward procedures for inferring the wind across the path by making use of simple wind models valid for some kind of air circulation. A comparison of the results with data obtained from conventional wind measurements is reported.     

无人机空中基站对地信道建模及功率覆盖预测

传统统计建模方法难以对特定场景下的无人机信道做出精确预测。针对城市场景下的无人机信道,结合确定性信道建模法,基于射线跟踪原理构建了一种无人机基站-地信道模型,该模型考虑了散射次数对接收功率的影响,将到达地面接收机的射线分为视距路径、一次散射路径和二次散射路径;给出了基于射线跟踪原理的传播损耗和3种路径相应的功率计算方法,该方法沿路径计算场强。在利用数字地图预处理技术对城市建筑物进行简化后,对该场景下无人机信道的传播路径、损耗、功率延迟分布以及功率覆盖情况进行了仿真验证。数值仿真结果表明,本模型能够准确复现城市传播环境及传播状况,覆盖预测结果可用于优化无人机部署。