發(fā)布時(shí)間：2019-12-05 06:06

【摘要】：對(duì)流層是大氣分層的最底層，也是與人類(lèi)關(guān)系最密切，組成最復(fù)雜的分層。電磁波在海面對(duì)流層的傳播由于受到各種氣象、水文因素的影響變得尤為復(fù)雜。受到上述因素的影響，海面大氣的折射率分布并不均勻，海面上經(jīng)常出現(xiàn)大氣波導(dǎo)等特殊的電磁波傳播環(huán)境。通過(guò)探測(cè)海面大氣波導(dǎo)評(píng)估電磁波的傳播環(huán)境對(duì)雷達(dá)等無(wú)線電探測(cè)設(shè)備的正常運(yùn)行具有重要意義。 本論文首先分析了大氣波導(dǎo)的形成機(jī)理以及海氣邊界層的相關(guān)理論。針對(duì)利用水文氣象參數(shù)探測(cè)大氣波導(dǎo)的方法進(jìn)行了深入的討論。在了解了幾種探測(cè)模型的算法思路后，給出其中三種針對(duì)蒸發(fā)波導(dǎo)的探測(cè)模型即A模型、PJ模型以及海氣通量模型的計(jì)算方法流程，對(duì)三種模型進(jìn)行了敏感性分析，并對(duì)它們的適用性進(jìn)行了討論。利用Visual C++平臺(tái)對(duì)應(yīng)用三種模型的大氣波導(dǎo)探測(cè)程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)與編寫(xiě)。根據(jù)GNSS衛(wèi)星低仰角狀態(tài)時(shí)受到大氣波導(dǎo)影響路徑產(chǎn)生偏折的現(xiàn)象，研究了利用GNSS可視負(fù)仰角與接收站的幾何關(guān)系探測(cè)大氣波導(dǎo)的方法。設(shè)計(jì)了應(yīng)用該方法的C++程序，程序基本滿足波導(dǎo)探測(cè)的要求。 在對(duì)多種波導(dǎo)探測(cè)方法分析的基礎(chǔ)上，提出利用多傳感器融合技術(shù)探測(cè)大氣波導(dǎo)的方法，并初步設(shè)計(jì)了利用多傳感器探測(cè)大氣波導(dǎo)的體系結(jié)構(gòu)，，該結(jié)構(gòu)采用多星系統(tǒng)、多模型、多傳感器探測(cè)，并將探測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合。 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，驗(yàn)證了程序的穩(wěn)定性以及功能完整性，并積累了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)便于后期數(shù)據(jù)分析，希望為后續(xù)波導(dǎo)探測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展提供思路參考。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)包括： 1.對(duì)PJ模型、A模型和海氣通量模型的計(jì)算方法進(jìn)行了較為全面的敏感性分析，并對(duì)三種模型的適用性進(jìn)行了討論。研究了氣象水文參數(shù)變化對(duì)波導(dǎo)探測(cè)結(jié)果的影響，為完成波導(dǎo)探測(cè)任務(wù)所需的參數(shù)類(lèi)型選取提供了參考。 2.論證了將多傳感器融合技術(shù)應(yīng)用于波導(dǎo)探測(cè)系統(tǒng)的可能性。初步設(shè)計(jì)了大氣波導(dǎo)探測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用多傳感器協(xié)同探測(cè)技術(shù)的方法與結(jié)構(gòu)，應(yīng)用蒙特卡羅方法進(jìn)行了仿真分析。 3.基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)三種模型計(jì)算得到了蒸發(fā)波導(dǎo)高度，并對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行了多源信息融合，為后續(xù)波導(dǎo)探測(cè)提供了方法與數(shù)據(jù)參考。 本文討論了探測(cè)儀器的選擇、探測(cè)程序的編寫(xiě)、最終數(shù)據(jù)結(jié)果的處理等內(nèi)容，形成了完整的波導(dǎo)探測(cè)過(guò)程，對(duì)海洋環(huán)境中的波導(dǎo)探測(cè)具有重要意義。
【圖文】：

度地區(qū)約 17~18km，高緯度地區(qū)約為 8~9km，平均 10~12km。從整個(gè)大氣層中看，對(duì)流層厚度雖然很薄，但卻擁有大氣中 75%的大氣質(zhì)量和 90%以上的水汽，而且主要天氣現(xiàn)象如云、霧、雨等都出現(xiàn)在對(duì)流層。因而它是天氣變化最為復(fù)雜、對(duì)人類(lèi)生活和行動(dòng)影響最大的層次。由于對(duì)流層擁有如此復(fù)雜的電磁環(huán)境，研究學(xué)者在對(duì)流層大氣中進(jìn)行有關(guān)電磁波的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電磁波并不像實(shí)驗(yàn)預(yù)想的那樣傳播。這些異常傳播的出現(xiàn)是由于大氣并不是像傳播定律假設(shè)的那樣理想勻質(zhì)。由于大氣層的水汽分布不均，大氣中的折射指數(shù)垂直分布并不像理想大氣中的那樣簡(jiǎn)單的隨高度的升高而增大（如圖 1-1 所示），這就使得電磁波在大氣中的一定高度傳播時(shí)會(huì)發(fā)生彎折。當(dāng)彎折的曲率大于地球表面的曲率時(shí)，電磁波會(huì)在這個(gè)厚度的大氣層中來(lái)回反射地向前傳播，這種傳播稱(chēng)為電磁波的波導(dǎo)傳播，這段一定厚度的特殊大氣層稱(chēng)為大氣波導(dǎo)層。一方面由于大氣波導(dǎo)層的存在，無(wú)線電（如雷達(dá)等）系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)盲區(qū)，如圖 1-1 所示。另一方面電磁波波導(dǎo)傳播損耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一般的空氣傳播，因此電磁波在大氣波導(dǎo)中傳播能達(dá)到很遠(yuǎn)的距離，即能夠探測(cè)到普通大氣探測(cè)距離以外的目標(biāo)，這種探測(cè)被稱(chēng)為超視距探測(cè)。

不同折射類(lèi)型大氣中的電磁波傳播示意圖。表 2-1 大氣折射基本類(lèi)型及其存在條件折 射 類(lèi) 型負(fù)折射 無(wú)折射 標(biāo)準(zhǔn)折射 超折射 臨>0 0 -0.079~0 -0.157~-0.079 ->0.157 0.157 0.079~0.157 0~0.079 2-10）可知，大氣折射指數(shù)垂直梯度dZdN或大氣度、相對(duì)濕度以及大氣壓力的垂直梯度有關(guān)。一遞減率越大、濕度遞減率越大，發(fā)生大氣波導(dǎo)的
【學(xué)位授予單位】：國(guó)家海洋技術(shù)中心
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：P732;P714.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2569917