【摘要】：頻率在3kHz～30kHz(波長100km～10km)的甚低頻(Very Low Frequency)無線電波,以其波長較長、傳播損耗小、傳播距離遠/深等特點,被廣泛應(yīng)用于超遠程導(dǎo)航,授時、通信以及對潛通信等方面。然而,受電離層、地磁場、太陽天頂角、地面電特性等因素復(fù)雜變化的影響,使沿“地-電離層”波導(dǎo)結(jié)構(gòu)傳播的甚低頻電磁波呈現(xiàn)出異常復(fù)雜的空、時以及隨機變化特點。研究甚低頻電波傳播模型及方法,分析甚低頻電波傳播特征成為該領(lǐng)域研究的關(guān)鍵問題之一。本文在裝備概念研究子課題和十三五裝備預(yù)研領(lǐng)域基金(No.61405180202)的支持下,針對“地-電離層”波導(dǎo)中甚低頻電波傳播問題,開展甚低頻電波傳播建模方法與特性分析的研究。論文研究內(nèi)容如下:1.采用二維球坐標時域有限差分方法(Finite-Difference Time-Domain.FDTD),通過對其迭代方程、邊界條件、數(shù)值色散特性等的推導(dǎo)與分析,構(gòu)建了二維“地-電離層”波導(dǎo)中甚低頻電波傳播模型,通過仿真實驗驗證了模型的正確性。2.針對二維球坐標FDTD方法在進行全球剖分時計算速度慢的問題,基于CUDA并行架構(gòu),提出二維球坐標并行FDTD方法,使其計算速度提高了數(shù)十倍,并利用該方法對緩變非均勻波導(dǎo)中的甚低頻電波傳播特性進行仿真分析。3.針對突變不均勻波導(dǎo)中二維球坐標FDTD方法內(nèi)存占用過大的問題,采用局部高分辨率的非均勻FDTD算法,在保證精度的同時,有效地減少了計算機內(nèi)存消耗,縮短了計算時間。同時,利用該方法對跨越晝夜過渡區(qū)傳播、陸�；旌下窂絺鞑ヒ约巴蛔儾灰�(guī)則路徑傳播的VLF電波傳播特性進行了仿真分析。本文采用FDTD方法,非均勻FDTD方法以及CUDA并行架構(gòu),實現(xiàn)了超長距離復(fù)雜傳播路徑上的VLF電波傳播快速高精度預(yù)測分析,為大規(guī)模快速實現(xiàn)甚低頻電波傳播,考慮更小范圍的環(huán)境改變引起的VLF電波特性變化提供有效解決方案,從而進一步為VLF導(dǎo)航授時系統(tǒng)提供理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN011

【參考文獻】

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本文編號：2767474