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电磁波在海上波导环境下传播特性的研究对提升舰载雷达探测性能有重大意义。通用的波导环境折射率模型是基于莫宁相似理论的5参数经验模型,其缺陷在于将折射率的水平结构看作是均匀的。本文运用的二维波导环境10参数模型克服了先前模型的缺陷,对实际波导环境有更近似的描述。最后运用基于离散傅里叶正弦变换的抛物方程方法具体分析了波导环境中折射率水平方向的变化对电波传播产生的影响,结果表明折射率水平变化会改变电磁波的空间场强分布,二维折射率模型更具实用价值。 相似文献
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蒸发波导是一种特殊的大气波导,在其中传播的电磁波信号会被陷获在近海大气层中,实现超视距传播。受海表面温度、湿度、风速、微波频率等因素的影响,海洋蒸发波导环境中的微波传播特性起伏变化很大,规律十分复杂。以往的工作主要通过计算这些气象因素对蒸发波导条件下大气折射率剖面的影响来分析它们对路径损失的作用,其结果与实验数据仍有较大差异。本文在一定的蒸发波导条件下,利用一维分形海面模型产生海面“地形”,将其作为抛物方程电磁波传播模型的边界条件进行计算,得到相应的路径损失,并与传统计算方法进行对比,分析了不同蒸发波导高度、不同频率及不同接收天线高度时的数值模拟情况,可为舰艇通信系统或者雷达系统的设计提供相应的依据。 相似文献
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海洋蒸发波导是重要的军事敏感要素,严重影响着海上电磁波的传播。风向、风速是决定蒸发波导强弱的重要因素,为精确模拟蒸发波导条件下的电磁波传播,准确评估预报雷达、通信等电子设备的性能,文中利用抛物线方程模型,结合粗糙度参数和蒸发波导条件下大气修正折射指数廓线模型来求解电磁波波动方程,基于电磁波传播的数值模拟结果,重点研究蒸发波导条件下风速和风向对电磁波传播的影响。并得到如下结论:在同一传播距离处,风速越大,海面粗糙度越大,海面电磁波传播损耗就越大;当电磁波传播方向与风向夹角为0°时,其传播路径损耗远远大于在45°或90°条件下,即顺风条件下电磁波传播损耗大于侧风。 相似文献
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蒸发波导是发生在海气边界层的一种异常折射现象,因为其分布广、发生概率大,所以被认为是对海上电子装备影响最为显著的波导类型。然而由于其形成机制复杂,且在近岸地区存在水平不均匀性,使得目前非均匀蒸发波导的诊断及其应用还未能落实到实际工作中。针对这一现状,首先利用G L Geernaert的方法修正了Monin-Obukhov相似理论,将其扩展到海洋大气表面边界层不均匀条件下;其次在Babin模式的基础上引入张强普适函数的非线性修正因子与阵性风速,从而将蒸发波导诊断模式的适用范围拓展到近海沿岸地区和甚低风速条件下。并在此基础上研究了蒸发波导水平非均匀性对雷达探测的影响,得到了水平非均匀蒸发波导能够改变均匀波导环境下雷达的探测距离及其盲区的分布。 相似文献
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机载超低频雷达探测海洋内波是海洋内波探测的新方法。海洋内波使海水电导率垂向分布发生扰动,当雷达发射的电磁波探测信号传播到内波扰动界面,电磁信号发生反射,部分反射信号再次穿透海面传播到空气中并被天线捕捉,雷达系统通过处理内波界面处的反射信号并抑制海面的反射信号实现对海洋内波的探测。根据麦克斯韦方程和海水的物理性质,推导出超低频电磁波在海水中的传播特性,研究海水温度、盐度变化对海水电导率的影响,根据KDV方程解和垂向特征函数解构造了海洋内波垂向结构,仿真了雷达接收到的海表面处、内波界面处的反射信号及其延迟时间,仿真结果表明,可以使用该方法探测海洋内波。 相似文献
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针对蒸发波导高度在海洋上水平分布不均匀,进而影响雷达探测距离的问题,采用雷达探测距离评估模式,对蒸发波导高度随距离变化条件下雷达探测距离进行仿真分析,结果表明当雷达天线位于水平非均匀的蒸发波导内,雷达在蒸发波导低的一侧向蒸发波导高的一侧探测时,雷达最大作用距离超过蒸发波导高的一侧向蒸发波导低的一侧探测时雷达的最大作用距离,这与视蒸发波导高度为水平均匀的采用单站蒸发波导数据评估雷达最大探测距离的结论相反。说明在蒸发波导高度水平分布非均匀的海域评估雷达作用距离时,需要获取大于雷达作用距离的蒸发波导数据,采用随距离变化的蒸发波导评估雷达作用距离。 相似文献
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大气波导是对流层中一种异常大气折射结构，它改变了电磁波的正常传播特性，严重影响了电子设备使用。目前对于大气波导的探测手段还比较单一，无法实现全类型大气波导的探测。针对这一现状，本文基于转动拉曼大气温度探测和振动拉曼大气湿度探测的原理，结合蒸发、表面和悬空波导的诊断方法，构建了全类型大气波导诊断模型。利用拉曼激光雷达新技术，实现了全类型大气波导的监测诊断。通过对比拉曼激光雷达和无线电探空仪测量数据，得到：拉曼激光雷达测量的大气温度廓线平均误差为0.535℃，温度误差小于1℃的概率为82.5%；水汽混合比廓线平均误差为0.121 7 g/kg，水汽混合比误差小于1 g/kg的概率为90%，基于拉曼激光雷达的悬空波导高度、厚度、强度诊断准确率分别为94.8%、85.8%和60%；此外，基于拉曼激光雷达的连续探测数据，可以进一步分析大气波导特征量随时间的变化规律。 相似文献
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基于1988-2017年高分辨率的欧洲中尺度天气预报中心再分析数据,本文对中国近海的低空大气波导进行了统计分析。结果表明:该海域整体大气波导概率为22%,其中悬空波导占60%以上;春季最容易发生大气波导,其次是夏季、秋季和冬季。区域时空分布上,中国近海大气波导特征具有明显的月变化和区域分布特征。大气波导发生概率北部海域(渤海、黄海、东海)发展变化较大,南部海域(南海)变化较小;波导底高南方高,北方低,靠近大陆沿岸和岛屿西侧海域低,远海较高,这与主导波导类型密切相关。波导厚度和强度均呈现出明显的半年期震荡:冬、春季节波导厚度具有‘北低南高’,强度‘北弱南强’分布特征,夏、秋季节具有‘北厚南薄’,强度‘北强南弱’分布特征。该结论可以充实我国大气波导数据库建设,为海上雷达探测、通信等提供环境支撑。 相似文献
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海上作战一旦遇到大气波导,可使船载电子信息系统之间的短波通信距离增大数倍,同时通信距离范围内的部分区域会出现电磁盲区。该文以海上战场环境为背景,阐述了海上大气波导对未来海上作战的重要性。通过对大气波导的形成机制和影响机理进行研究,系统化概括了蒸发波导、表面波导和抬升波导的观测原理及常用观测方法。通过对比分析传统大气波导的观测方法,发现其在观测手段、观测精度、观测范围和观测成本方面存在局限性。基于此,该文提出一种多物理场协同探测的大气波导观测方法,该方法通过集合海上浮标网、船联网、星联网和岸基网等各类观测仪器和设备,可实时获取海上大气参数,构建海上大气波导预报系统。最终,通过该预报系统可实现海上大气波导大范围、高精度、实时性预报,对海上作战掌握制空权具有重要意义。 相似文献
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海上蒸发波导模式研究进展及面临的问题 总被引：4，自引：0，他引：4
对流层中电磁波的反常传播可以导致错误的气象雷达测量,海洋上最常出现的反常传播现象是蒸发波导.本文重点介绍了迄今为止有重要影响的3个蒸发波导模式,美国的PJ模式、欧洲的MGB模式和最近发展的Babin模式.所有蒸发波导模式都是以莫宁-奥布霍夫(Monin-Obukhov)相似理论为基础,但是这些模式在相似理论应用上显著不同.通过相同条件下的对比实验表明,Babin模式使用了最近精确的整体相似表达式,并采用了小风速相似理论拓展技术和湿度的盐度订正技术,结果优于PJ模式和MGB模式. 相似文献
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为掌握OSMAR-S型高频地波雷达在南海北部遥测海表面流的误差分布情况,首先分析该型雷达测流的空间分布情况,发现在雷达连线中间区域存在盲区。将雷达测流数据与ADCP测流数据进行比对,中间区域流速误差小于其他区域。为得到更为全面的分析,对雷达测流数据进行潮流调和分析,计算得到潮流和余流,并分别与预报系统的潮流数据、气象站风场数据进行比对,在计算中采用快速Fourier变换进行数据滤波处理。结果显示在雷达电磁波覆盖的向外海一侧中间区域,特别是在与两雷达站夹角接近90°的区域,测流精度高于其他区域,并基于以上结论给出了雷达使用中的建议。 相似文献
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中层冷水是出现在我国东海西北部和南黄海西部海区的一种特殊海洋现象,其分布规律及形成机制已有较清晰的认识,但这种现象引起的水声传播效应却尚不明确。应用KRAKEN简正波模型对1996-05一处实测中层冷水环境下的声场进行计算与分析,并与均匀声速环境下的声场进行比较,发现声波在冷水层中传播时在较强的陷获作用下能够形成波导型声场,使传播损失相对于常规环境明显减小,对于1kHz的声波2种声场的传播损失差异可达15~20dB。与深海波导不同的是,中层冷水环境引起的浅海波导是特定区域和季节条件下出现的一类特殊现象,其声场特性明显受到海面和海底制约,波导效应引起的声场能量变化与温跃层和逆温层的厚度以及梯度大小有关。 相似文献
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西北太平洋副热带模态水形成区声传播特性分析 总被引：4，自引：1，他引：3
利用Argo剖面数据和水声学数值模型,分析了西北太平洋副热带模态水(STMW)形成区因季节性环境差异所引起的水声传播变化特征。声场计算结果表明,STMW形成区域的声传播为近表层波导与会聚区的复合形式,其中会聚区终年存在,表面波导在秋、冬两季混合层加深的环境条件下出现,次表层波导在夏季STMW潜沉的环境条件下出现。上层海洋中两类不同形式的波导使表层和次表层的声能分布呈反相变化,波导内与波导外的声能差异可达10~15dB(声波频率为1 000Hz)。STMW的季节性变化还会引起会聚区的位置差异,具体情况与声源深度有关。声源在20m时,夏季会聚区距离最远,秋季、春季次之,冬季最近,夏季和冬季相差6.6km;声源在150m时,夏季会聚区距离缩短了3.1km,其他季节变化不大。 相似文献
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主要研究利用GPS掩星观测得到的大气垂直折射率分布梯度来计算考虑大气折射情况下的地球等效半径,从而根据雷达探测距离公式对雷达探测范围进行预计。从GPS掩星结果与雷达探测距离公式的联系入手,从原理上介绍了所提出方法的思路,并阐述了方法的可行性。 相似文献
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针对传统舰载雷达和岸基雷达很难检测出海杂波背景下小目标的现状,提出一种基于局部回波幅值统计的方法来检测海杂波背景下小目标.该算法基于数学统计思想:计算不同距离单元海杂波的幅值的最大值和标准偏差,分析发现距离单元含有小目标回波的最大幅值明显小于其它距离单元只含有海杂波回波的最大幅值,距离单元含有小目标回波的幅值的标准偏差明显大于距离单元只含有海杂波回波的幅值的标准偏差,因此可以在对小目标没有任何先验知识条件下,较准确地检测出海杂波背景下的小目标.实验证明,该算法是有效的. 相似文献
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基于AIS信息校准的双频地波雷达的船只融合跟踪 总被引：2，自引：0，他引：2
高频地波雷达（HFSWR）和自动船只确认系统（AIS）是船只跟踪的重要传感器。高频地波雷达可以用来跟踪探测区域的所有船只，而AIS只能用来确认合作船只的信息。由于海杂波的干扰，使用单频率地波雷达的船只跟踪会淹没在布拉格峰值的盲区里，改变探测频率是克服这一缺点的有效手段。在这种背景下，我们提出一种基于AIS校准的双频雷达融合探测算法。因为不同频率的地波雷达测量与AIS的测量值存在系统误差，所以AIS信息可以用来估计和校准地波雷达的每个频率的系统误差。首先，将合作目标的点迹测量与地波雷达的点迹测量通过JVC分配算法进行点迹关联。从合作船只的点迹关联结果中，双频雷达的系统误差可以估计和校准。其次，基于校准的双频雷达数据，使用融合JPDA-UKF算法进行船只跟踪。通过真实探测的数据的实验结果显示所提算法可以实时跟踪船只，相比单频率跟踪可以进一步提高跟踪能力和跟踪精度。 相似文献