海洋大氣波導電磁傳播模型及波導參數(shù)反演算法研究.pdf

1、海洋大氣波導具有強烈的時空分布,根據(jù)Patterson統(tǒng)計,世界范圍內表面波導的出現(xiàn)概率平均約為15％,且不同地區(qū)的差異極大,而蒸發(fā)汽波導的出現(xiàn)概率要比表面波導更高。利用海戰(zhàn)場的大氣波導時空分布參數(shù),顯著提高艦載雷達遠程探測的實際效能,提升艦艇遠程打擊能力,對艦艇作戰(zhàn)輔助決策具有重要意義。
　　 常規(guī)監(jiān)測手段難以連續(xù)獲取大范圍的大氣波導參數(shù)。利用雷達海雜波反演大氣波導參數(shù)是近年來快速發(fā)展的一項新技術,采用該技術可以由海雜波功率信

2、息實時、連續(xù)地反演大氣波導參數(shù),診斷當前海區(qū)是否存在大氣波導。如果存在則可以進一步反演出大氣波導的高度、強度、厚度等參數(shù),以及這些參數(shù)隨雷達作用距離的分布情況。
　　 首先,本文介紹了大氣折射的類型和條件、海洋大氣波導產(chǎn)生的因為和分類,闡述了大氣波導對雷達波傳播的影響。接著,我們介紹了電磁波傳播的三種模型理論:利用射線追蹤技術分別仿真了標準大氣環(huán)境下和蒸發(fā)波導環(huán)境下的電磁傳播損耗,指出該仿真過程基本上可以確定電磁波的傳播軌跡,初

3、步確定在海洋大氣層結下是否會出現(xiàn)波導傳播以及出現(xiàn)的位置。介紹了拋物型方程原理,探討了其初始場與邊界條件問題,并利用分步傅立葉變換的方法給出了拋物型方程的數(shù)值解。給出了海洋大氣環(huán)境下電磁傳播損耗模式,并利用其計算了電磁波單程傳播損耗隨距離和高度的變化情況。介紹了波導模態(tài)理論,指出波導模態(tài)理論的優(yōu)缺點。最后,我們論述了海洋大氣波導參數(shù)反演方法,給出了粒子群優(yōu)化算法的流程圖；引入五參數(shù)大氣波導模型,并利用雷達圖像1350方位上的離散化雜波功率

4、數(shù)據(jù)與運用拋物方程模型理論計算的海雜波構造了目標函數(shù),根據(jù)試驗采集的海雜波數(shù)據(jù)和探空儀數(shù)據(jù),結合粒子群優(yōu)化算法反演了五參數(shù)波導模型的波導參數(shù)。作為大氣波導的重要組成部分,蒸發(fā)波導是海洋大氣中特有的一種波導形式。蒸發(fā)波導高度是蒸發(fā)波導重要的參數(shù)之一,是表征波導強度的重要物理量,也是確定蒸發(fā)波導對電子設備影響的一個重要參量。反演的蒸發(fā)波導高度為13.4m,而理論的高度為12.5m,相對誤差為7.2％,可以看出反演結果和實測值比較吻合,能夠反