蒸发波导特性及渤海波导环境研究

蒸发波导是海洋上出现频率最高的波导,能引起电磁波的异常折射,研究蒸发波导的特性对于分析海上电磁波的传播规律具有很重要的意义。研究了气象要素对蒸发波导特征量的影响以及对电磁波传播的折射效应,分析了在渤海地区的测试过程中对蒸发波导环境实时监测的可行性。     

海上蒸发波导PJ模型在我国海区的适应性初步研究

 本文简述了海上蒸发波导的测量方法,分析了气象水文参数测量误差对Paulus-Jesk(PJ)模型的影响,利用近两年海上实验采集的我国部分海区在各种气象条件下蒸发波导大气折射率剖面和海面气象水文数据,研究了PJ模型的适用条件,以及PJ模型估计出的蒸发波导高度与实测结果的偏差情况,可为蒸发波导模型的修正和蒸发波导条件下雷达最大探测距离的预测提供参考.     

海上蒸发波导中电波传播特性实验研究

随着海战场日趋重要,对电磁波在海面蒸发波导中传播特性的研究越来越被重视,研究方法更是成为备受关注的问题。提出了蒸发波导中电波传播特性的实验方法,主要对大气折射率的变化进行了研究,方法包括无线电高空探测仪、气象分析与预测系统和推导预测3种。通过具体的实验数据对几种方法进行了仿真与对比分析,分析表明推导预测的方法更接近理论预测值。     

用伪折射率和相似理论计算海上蒸发波导剖面

本文说明了以伪折射率为相似参量用相似理论估算蒸发波导高度的理论方法.由于海面附近折射率梯度变化可近似认为与气压无关,所以定义了伪折射率,推导了其相似公式,得到了蒸发波导高度满足的方程和一般文献都未给出的M剖面计算公式.本文给出了本方法的计算机模拟典型结果、利用实测海洋资料计算的蒸发波导高度等参数的统计结果蒸发波导剖面以及海上折射率测量结果和本方法预测结果的对比结果等,这些结果表明本文给出的方法是有效的.     

基于外点法的海上蒸发波导反演研究

在海上蒸发波导反演研究中,传统的遗传算法存在反演速度慢,早熟收敛的现象.在GPS散射信号反演海上蒸发波导的背景下,基于双参数蒸发波导模型,运用一种约束最优化方法——外点法（外部惩罚函数法）进行目标函数搜索,从而进行蒸发波导反演.实验的目的是为了验证算法的优越性,所以不考虑接收机的灵敏度等问题.因此,假定波导高度真值,由此得出的功率矢量看作实测的GPS散射信号功率,同时,在一定波导高度范围内逐一进行搜索,搜索到的每一个高度值对应的功率矢量即为仿真的GPS散射信号功率,根据目标函数,分别与实测值进行比较,最接近的一组功率矢量对应的波导高度即为反演得到的最优值.实验结果显示出外点法相对于蚁群算法,反演速度快,迭代次数少,计算结果精度较高.     

PJ蒸发波导模型与雷达探测距离

蒸发波导是发生在海洋表面的常见现象,蒸发波导的高度和强度对舰载雷达的探测距离有着重要影响。文中分析了海面蒸发波导形成机理,给出了PJ模型的详细计算公式,并根据PJ模型构建了一套蒸发波导与雷达探测威力应用软件系统,用X波段对海搜索雷达与海上配合目标进行模型验证。结果表明:根据PJ蒸发波导模型计算的波导高度与雷达实际探测距离有着一致的结果。     

蒸发波导折射率剖面数据采集系统设计

计算估计蒸发波导折射率剖面是雷达部队比较关注的问题。本文设计的海上蒸发波导折射率剖面数据采集系统采用小火箭发射技术和单片机、传感器与无线数据传输技术,克服了现有的探空气球等系统的缺点,为海上蒸发波导折射率剖面估计提供一种更准确实用的方法,以满足研究和作战的需求。     

基于气象梯度仪的蒸发波导探测

蒸发波导是海洋大气中一种常见的自然现象,受其影响,电磁波的传播轨迹会显著改变。针对蒸发波导的探测,提出了利用岸基铁塔气象梯度仪进行蒸发波导探测法方法并进行了分析,同时与蒸发波导模型的结果进行了初步比较,表明梯度仪是蒸发波导探测的有效手段,对波导模型的修正和蒸发波导条件下雷达最大探测距离的预测具有一定的指导意义。     

微波折射率仪在探测海面蒸发波导的应用

微波折射率仪是一种利用微波技术对大气折射率进行直接测量的仪器,与气象参数测量大气折射率相比,具有测量精度高、测量速度快、适应性好的特点。介绍了一种新体制微波折射率仪的原理及构成,并对试验测试数据做出分析和结论,结合实地观测数据对微波折射率仪在海面蒸发波导的应用进行了分析。     

近海面大气波导探测及与其它研究结果的比较

大气波导环境对雷达系统和通信系统有很大的影响,而对于高度较低、出现频繁的海上蒸发波导来说,如何快速、准确地获得它的波导参数是一个重要的问题。用微波折射率仪进行近海面大气波导尤其是贴海蒸发波导的测量在国内属首次,通过现场试验结果与理论估算结果的比较,证明这种方法是可行的。     

激光雷达大气波导折射率与消光系数研究

利用激光雷达探测大气波导具有抗电磁干扰能力强、保密性高、机动性强等优点,大气折射率和消光系数是激光传输情况的重要参考指标.文中采用激光后向散射式测量仪对1.064 μm波长激光大气传输的消光系数进行测量,并同步测量温度、湿度和大气压强来测量大气折射率,用实验数据和仿真研究激光雷达传输消光系数与大气折射率之间的相关性,结论表明二者之间存在线性关系相关,可为激光探测技术提供理论和实验参考.     

冬季南海北部近岸蒸发波导环境分析

利用南海近岸冬季1月份铁塔气象梯度数据和海面皮层温度数据,对我国南海近岸蒸发波导环境及其影响参数进行了分析.结果表明：整个冬季南海北部近岸蒸发波导环境是变化的,不低于10 m蒸发波导平均发生概率为85%以上,平均折射率梯度为-1.7 M units/m,同时日变化特征明显,中午前后发生概率较高为95%以上,平均折射率梯度为-2.0 M units/m,深夜发生概率较小80%左右,折射率梯度为-1.5 M units/m.南海北部近岸风向转换是影响整个冬季蒸发波导环境变化的主要原因.该分析为定量诊断和预报我国南海近岸蒸发波导环境提供依据.     

蒸发波导A模型在我国海区的适应性研究

蒸发波导是海洋大气中一种常见的自然现象,受其影响,电磁波的传播轨迹会显著改变.利用近几年采集的我国海区的实测修正折射率剖面和气象水文数据,得出了A模型在我国海区的适用性结论.所得结果对波导模型的修正和蒸发波导条件下雷达最大探测距离的预测具有一定的指导意义.     

纯转动拉曼激光雷达反演低层大气折射率廓线

大气折射率是影响光电探测领域测量精度的重要因素.为了提高光电测量精度,提出利用纯转动拉曼激光雷达信号反演低层大气折射率廓线的方法.通过接收N2和O2的纯转动拉曼回波信号,由双光栅单色仪分光后获得高低量子信号.根据高低量子信号的比值反演得出大气温度和大气压强廓线,从而获得大气折射指数垂直分布.通过与折射指数理论模型相比较,表明纯转动拉曼激光雷达反演对流层折射指数有较高的精度.给出了多组折射指数廓线的反演结果,得出多天夜晚不同时刻折射指数的特性.结果表明一天中不同时刻折射指数变化较小,7.5 km内最大相对误差约为0.4%;不同月份之间折射指数波动较为明显,4.5 km内相对误差可达3.5%左右.     

湍流影响下的近海面大气折射率剖面

海上近地层大气折射剖面是影响海上舰船雷达低空探测的主要因素,通常不考虑大气湍流的影响往往导致雷达探测误差较大。基于海洋大气近地层相似理论,给出了利用近海面气象参数和海面温度确定平均大气折射指数和脉动折射率剖面的方法,建立了考虑湍流影响的近海面大气折射率剖面模型,并进行了数值模拟和初步的试验验证。建立的近海面大气折射率剖面模型对于近海面电波传播的准确预测和提高雷达系统的性能具有一定的指导意义。