海面大气波导探测方法的关键技术研究

【摘要】对流层是大气分层的最底层，也是与人类关系最密切，组成最复杂的分层。电磁波在海面对流层的传播由于受到各种气象、水文因素的影响变得尤为复杂。受到上述因素的影响，海面大气的折射率分布并不均匀，海面上经常出现大气波导等特殊的电磁波传播环境。通过探测海面大气波导评估电磁波的传播环境对雷达等无线电探测设备的正常运行具有重要意义。本论文首先分析了大气波导的形成机理以及海气边界层的相关理论。针对利用水文气象参数探测大气波导的方法进行了深入的讨论。在了解了几种探测模型的算法思路后，给出其中三种针对蒸发波导的探测模型即A模型、PJ模型以及海气通量模型的计算方法流程，对三种模型进行了敏感性分析，并对它们的适用性进行了讨论。利用VisualC++平台对应用三种模型的大气波导探测程序进行了设计与编写。根据GNSS卫星低仰角状态时受到大气波导影响路径产生偏折的现象，研究了利用GNSS可视负仰角与接收站的几何关系探测大气波导的方法。设计了应用该方法的C++程序，程序基本满足波导探测的要求。在对多种波导探测方法分析的基础上，提出利用多传感器融合技术探测大气波导的方法，并初步设计了利用多传感器探测大气波导的体系结构，该结构采用多星系统、多模型、多传感器探测，并将探测到的数据进行信息融合。结合现场试验，验证了程序的稳定性以及功能完整性，并积累了实验数据便于后期数据分析，希望为后续波导探测技术的创新发展提供思路参考。本文的创新点包括：1.对PJ模型、A模型和海气通量模型的计算方法进行了较为全面的敏感性分析，并对三种模型的适用性进行了讨论。研究了气象水文参数变化对波导探测结果的影响，为完成波导探测任务所需的参数类型选取提供了参考。2.论证了将多传感器融合技术应用于波导探测系统的可能性。初步设计了大气波导探测系统中应用多传感器协同探测技术的方法与结构，应用蒙特卡罗方法进行了仿真分析。3.基于现场实验，应用实验数据通过三种模型计算得到了蒸发波导高度，并对所得结果进行了多源信息融合，为后续波导探测提供了方法与数据参考。本文讨论了探测仪器的选择、探测程序的编写、最终数据结果的处理等内容，形成了完整的波导探测过程，对海洋环境中的波导探测具有重要意义。
【作者】赵辰冰；
【导师】张锁平；
【作者基本信息】国家海洋技术中心，港口、海岸及近海工程，2014，硕士
【关键词】海洋环境；大气波导；水文气象模型；GNSS；多传感器融合；

【参考文献】
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