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大气波导条件下雷达海杂波功率仿真

物理学报 2013年第9期62卷 540-546页

作者：赵小峰黄思训解放军理工大学气象学院南京211101

考虑近海面大气折射率垂直梯度的变化,采用曲面波频谱估计方法(CWSE)计算掠射角,并结合修正的GIT海表反射率模型和雷达距离方程对大气波导条件下雷达海杂波功率进行仿真,最后通过数值实验及与实测数据比较,验证了CWSE方法的可行性.

关键词：大气波导雷达海杂波曲面波频谱估计

南海海域海表面温度对低空大气波导数值模拟的影响研究

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电波科学学报 2022年第1期37卷 40-47页

作者：成印河徐剑辉张玉生郭相明游志伟江苏海洋大学海洋技术与测绘学院连云港222005 江苏海洋大学海洋遥感大数据应用中心连云港222005 中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室青岛266107

为了研究海表面温度(sea surface temperature,SST)对低空大气波导数值模拟的影响,针对南海海域基于天气研究与预报(weather research and forecasting,WRF)模式开展了不同SST对低空大气波导数值模拟的影响研究.结果表明:精确的SST对低... 详细信息

为了研究海表面温度(sea surface temperature,SST)对低空大气波导数值模拟的影响,针对南海海域基于天气研究与预报(weather research and forecasting,WRF)模式开展了不同SST对低空大气波导数值模拟的影响研究.结果表明:精确的SST对低空大气波导数值模拟影响最大,其次是更新周期;美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)提供的最优插值SST给出的大气波导模拟结果最好,正确率为68.2%,且波导底高平均误差和标准差最小,这是由于其模拟的相对湿度和气温变化较为准确,其次为气候预报再分析系统(climate forecast system reanalysis,CFSR)给出的SST方案较好;此外不同嵌套网格方式对大气波导数值模拟也有影响,在最优方案中子网格模拟的大气波导正确率和发生概率分别提高了11.8%和10.4%,虚报率降低了2.4%.该研究可为南海低空大气波导的精确预报提供技术支撑.

关键词：南海海表面温度天气研究与预报(WRF)模式大气波导数值模拟

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大气波导对无源定位差分时延精度的影响

电波科学学报 2020年第6期35卷 847-855页

作者：董翔慈颖盛午刚孙方朱庆林武汉大学电子信息学院武汉430000 中国电波传播研究所青岛266107 北京跟踪与通信技术研究所北京100000 中国西昌卫星发射中心西昌615000

利用泰勒级数近似的射线追踪算法,针对1000 km范围内的超视距目标时差定位系统进行传播路径仿真建模,计算分析了不同波导环境下的差分时延误差和多径相对时延,评估了时差定位系统对大气波导超视距目标的时延差精度.计算结果表明,由于大... 详细信息

利用泰勒级数近似的射线追踪算法,针对1000 km范围内的超视距目标时差定位系统进行传播路径仿真建模,计算分析了不同波导环境下的差分时延误差和多径相对时延,评估了时差定位系统对大气波导超视距目标的时延差精度.计算结果表明,由于大气折射环境随距离的变化,无源定位系统的差分时延误差会随着通信距离的增大而增大.当系统通信距离达到近1000 km时,较强的表面波导环境可使差分时延误差达到近30 ns,多径相对时延可达近20 ns;蒸发波导可使时延误差达近40 ns,多径相对时延同样可达近20 ns.通过对实际波导环境超视距链路时延效应的定量分析,为无源时差定位系统的工作性能和参数设计提供了环境保障和技术支撑.

关键词：大气波导差分时延无源定位多径时延超视距

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大气波导探测中数传与展示系统的设计与实现

大气波导探测中数传与展示系统的设计与实现

作者：朱双龙河南师范大学

学位级别：硕士

当电磁波在空间传播时,由于会受到大气介质的影响而使得电磁波产生反射、散射、折射和吸收等影响,从而使电磁波在空间传播时不再按照原有的传播路径传播。当大气介质满足一定的条件时,会出现一种特殊的大气层(称为大气波导),可以将电磁... 详细信息

当电磁波在空间传播时,由于会受到大气介质的影响而使得电磁波产生反射、散射、折射和吸收等影响,从而使电磁波在空间传播时不再按照原有的传播路径传播。当大气介质满足一定的条件时,会出现一种特殊的大气层(称为大气波导),可以将电磁波陷获在其中传播,这种传播效应被称为大气波导传播。电磁波在大气波导中传播时,不仅可以克服地球表面曲度的影响,而且电磁能量损耗远远小于标准大气中的损耗,从而形成一种超视距传播现象,可有效地扩大传播的距离,增加无线电系统的作用范围。另外,电磁波在大气波导中传播时,其信息的隐蔽性极高,可有效降低传播信息被窃取的风险。目前,有效利用大气波导效应实现无线电系统的超视距传播已成为扩大雷达探测范围和增加通信系统的通信距离的重要手段之一。要实现无线电系统超视距传播的前提条件是有大气波导的存在,因此首先要对大气波导进行测量,只有当大气波导存在才能获得大气波导特征参数,进而实现无线电系统的超视距传播。目前,最精确的测量大气波导方法是利用高精度的微波折射率仪进行大气折射率的梯度测量。微波折射率仪是以锁相环和谐振腔微扰为基本原理,通过腔体的谐振频率与腔体内大气介电常数的变化关系,通过测量频率变化量实现折射率的测量。由于在基于微波折射率仪的大气波导测量中,需要将微波折射率仪随高度进行移动,因此就需要进行高精度、高速度的数据采集、数据传输和数据处理。不仅能够保证不同高度处的大气折射率参数的有效、准确采集,更能通过不同的数据传输方式将数据有效传输到地面处理单元,因此设计一个大气波导测量中的数据采集和传输系统,以及数据分析系统就变得尤为重要。本文首先介绍了大气波导的基本情况,对比分析了目前主流的几种大气波导测量方法,得到了使用微波折射率仪来测量大气波导方法的优越性;然后分析了目前使用的数据采集和传输系统的弊端,为解决此问题,提出了基于STM32的大气波导数据采集和传输系统方法,并对该系统进行了了详细设计和实现。在得到大气波导的详细数据后,经过数据处理,得到大气波导是否存在以及大气波导存在时的特征参数;另外阐述了电磁波在特定大气波导内传输的传播路径仿真和模拟演示方法,达到电磁波超视距传播的目的。为了检验相关设计的有效性和实用性,在系统与数据分析软件设计完成后,首先开展了内场实验,根据发现的问题对采集和传输系统进行了优化。随后开展了外场实验,选择了在两个沿海城市的海陆交界处开展实地实验,通过对实验数据的统计和分析,得到实验地区出现大气波导的时间段和概率等规律。实验证明,数据采集和传输系统性能良好、稳定,可以精确的得到大气波导的详细参数,并能够分析电波传输路径和波导出现概率,达到了工程项目的设计目标和功能。

关键词：大气波导微波折射率仪 STM32 电路设计数据分析

一次大气波导过程天气雷达超视距海面回波分析

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电波科学学报 2022年第3期37卷 505-511页

作者：章晗王红光李建儒中国人民解放军92493部队中心气象台葫芦岛125000 中国电波传播研究所青岛266107

大气波导引起的反常地物回波是影响天气雷达数据质量的重要因素,本文针对大气波导对天气雷达海面回波的影响及应用,利用青岛多普勒天气雷达资料,结合探空数据对2014年7月18和19日一次大气波导过程造成的超视距海面回波进行了分析.通过... 详细信息

大气波导引起的反常地物回波是影响天气雷达数据质量的重要因素,本文针对大气波导对天气雷达海面回波的影响及应用,利用青岛多普勒天气雷达资料,结合探空数据对2014年7月18和19日一次大气波导过程造成的超视距海面回波进行了分析.通过分析处理探空剖面数据,得到18日20时存在表面波导,而雷达资料显示该时刻雷达存在明显的超视距海面回波.此次大气波导超视距过程持续约24 h,雷达超视距海面回波总体趋势是先从弱到强,再变弱直至消失,其空间分布和时间变化非常复杂.进一步基于实测雷达回波数据,采用抛物方程和粒子群算法反演获得了水平不均匀的大气波导剖面,比较了实测回波功率和以反演剖面为输入的计算回波功率,两者之间相差较小,表明基于天气雷达回波的大气波导反演方法具有有效性.

关键词：大气波导超视距海面回波多普勒天气雷达抛物方程粒子群算法

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大气波导干扰预警识别及优化方法研究

电信工程技术与标准化 2023年第6期36卷 41-47页

作者：王毅汪汀岚童海生李文丽李行政中国移动通信集团浙江有限公司杭州310000 中国移动通信集团设计院有限公司北京100080

为应对大气波导干扰对运营商TDD网络的影响,需实现大气波导及时预警和规避应急。本文根据大气波导产生的气象条件,提取预测网站信息进行大气波导干扰预警和用户关怀。在此基础上进行时域波形识别,采用迭代寻优后的参数方案进行应急响应... 详细信息

为应对大气波导干扰对运营商TDD网络的影响,需实现大气波导及时预警和规避应急。本文根据大气波导产生的气象条件,提取预测网站信息进行大气波导干扰预警和用户关怀。在此基础上进行时域波形识别,采用迭代寻优后的参数方案进行应急响应,最大化降低大气波导干扰对TDD网络的性能影响,提高用户满意度。

关键词：大气波导预警迭代寻优业务迁移

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大气波导对舰机数据链通信影响研究

海军工程大学学报 2021年第4期33卷 90-94页

作者：王华胡昕颖张晓丽海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018 92896部队辽宁大连116018

针对2018年某日某海域出现的一次大气波导过程中舰机数据链中断的现象,利用当时探空小火箭测量的大气温度、湿度廓线计算大气波导,并应用电磁波传播评估方法和通信设备作用距离计算方法对该现象产生的原因进行了分析。结果表明:表面波... 详细信息

针对2018年某日某海域出现的一次大气波导过程中舰机数据链中断的现象,利用当时探空小火箭测量的大气温度、湿度廓线计算大气波导,并应用电磁波传播评估方法和通信设备作用距离计算方法对该现象产生的原因进行了分析。结果表明:表面波导能使数据链出现大气波导盲区,从而造成数据链通信中断;大气波导盲区的大小主要是由数据链的频率和表面波导强度两种因素决定。

关键词：数据链大气波导通信盲区

寒潮过程和海洋锋面影响南海西北部大气波导演变的个例分析

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热带海洋学报 2022年第5期41卷 29-42页

作者：石睿陈举何云开隋丹丹舒业强热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458 海南西沙海洋环境国家野外科学观测研究站(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301 仪器设备公共服务中心(中国科学院南海海洋研究所) 广东广州510301

文章利用2012年冬季南海西北部的航次探空资料,研究了寒潮过程和海洋锋面对大气波导特征演变的共同影响。文中观测发现,航次期间的大气波导以悬空波导为主,平均波底高度约738.64m,平均厚度约185.17m,平均强度10.21M单位。观测前期,天气... 详细信息

文章利用2012年冬季南海西北部的航次探空资料,研究了寒潮过程和海洋锋面对大气波导特征演变的共同影响。文中观测发现,航次期间的大气波导以悬空波导为主,平均波底高度约738.64m,平均厚度约185.17m,平均强度10.21M单位。观测前期,天气形势稳定,东北季风较弱,在锋面暖水区一侧的悬空波导较为深厚,且高度较低。其主要成因是大气边界层顶部925hPa至850hPa高度左右存在深厚的逆温层,且具有显著的日变化特征。航次中期的寒潮过程导致东北季风大幅增强,使得大气边界层顶部的逆温层被破坏,从而导致悬空波导显著变薄变弱。而锋面冷水区一侧,低水温抑制湍流发展导致大气修正折射率(M)的负梯度扰动较弱,较难形成稳定且有一定强度的波导层,且无显著日变化。但当东南暖湿气流覆盖锋面冷水区上空时,容易形成较稳定的表面波导。

关键词：南海大气波导海洋锋面寒潮探空大气边界层日变化

冷锋推进中的大气波导变化及其对AIS传播影响研究

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现代雷达 2024年第4期46卷 76-81页

作者：王望荣察豪田斌李靖郝赫海军工程大学湖北武汉430033 解放军92677部队山东青岛266500 解放军92261部队海南海口570100

冷锋推进中会使得海域内的气温、相对湿度、风速等气象要素分布发生显著改变,导致与气象要素紧密关联的大气波导出现的类型及分布范围随之改变。文中利用大气再分析数据分析了2018年3月中旬某次冷锋过境中不同阶段大气波导的变化过程,... 详细信息

冷锋推进中会使得海域内的气温、相对湿度、风速等气象要素分布发生显著改变,导致与气象要素紧密关联的大气波导出现的类型及分布范围随之改变。文中利用大气再分析数据分析了2018年3月中旬某次冷锋过境中不同阶段大气波导的变化过程,并利用电磁波传播模型研究了冷锋推进过程中大气波导对船舶自动识别系统(AIS)传播的影响,结果表明:冷锋开始和发展阶段,出现的蒸发波导对AIS传播影响较弱;冷锋延伸和结束阶段,出现的多类型大气波导对AIS传播影响较强。因此,为有效监控海域内的船舶状态,应增加对冷锋开始和发展阶段的补充监控措施。

关键词：冷锋大气波导再分析数据通信传播船舶自动识别系统