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蒸发波导环境测量方法对比分析许晨;王心鹏;刘宁【摘要】蒸发波导现象显著影响海上电磁波传播,快速获取大范围精确的修正折射率参数成为了蒸发波导研究热点。
文中分析了现有的蒸发波导预测模型,对其中的经典模型进行了仿真,对比不同模型的仿真结果,总结了模型方法预测波导高度及修正折射率廓线的不足。
然后从硬件角度出发对比现有蒸发波导测量系统原理、测量精度及适用条件,分析测量系统引入的误差源进而给出了不同测量系统的改进方向,总结出修正折射率廓线测量系统应具备的测量精度及数据条件。
最后通过方法间对比及蒸发波导实测数据的应用过程分析,对不同方法未来的研究方向和发展趋势进行了展望。
【期刊名称】《海洋技术学报》【年(卷),期】2019(038)001【总页数】9页(P102-110)【关键词】蒸发波导;大气折射率测量;预测模型【作者】许晨;王心鹏;刘宁【作者单位】[1]国家海洋技术中心,天津300112;[1]国家海洋技术中心,天津300112;[1]国家海洋技术中心,天津300112;【正文语种】中文【中图分类】P714.3蒸发波导是海—气分界层常见的大气结构，由于高度方向上湿度锐减导致折射率指数急剧变化，该现象会显著影响电磁波传播，海上目标定位、雷达测距、通信不可避免要受到蒸发波导影响。
目前获取海上蒸发波导重要参数主要有3种方法：一是常用的蒸发波导预测模型；二是将能够测量相应气象参数的硬件测量系统放置在待测海洋环境中获得实测散点数据，通过曲线拟合方法得到修正折射率廓线进而获得蒸发波导高度和强度；三是采用雷达实测数据反演修正折射率廓线。
1 蒸发波导预测模型蒸发波导预测模型的思路是给出模型假设和典型实测数据，推导出折射率廓线的直接表达式。
预测模型依据莫宁-奥布霍夫相似理论 (简称M-O理论)：对于定长、水平均匀、无辐射和无相态变化的近地面层，其运动学和热力学结构仅决定于湍流状况。
M-O理论给出的是一种相对稳定的状态下近地层气象学物理量高度方向上的描述，定义中的物理量可以认为是折射率，也可以是计算折射率的气象参数，两种不同的思路推导出两类不同的模型[1-2]，一类包括最早提出的P-J模型和我国学者刘成国等提出的伪折射率模型；另一类包括MGB模型、A模型、NPS模型及海气通量模型。
大气波导对雷达的影响研究一、概述海洋大气环境对舰载雷达、通信、电子侦察等设备有着显著的影响，其影响主要通过大气环境影响电磁波的传播而产生的，尤其是大气波导造成的电磁波异常传播对电子设备的影响尤为突出。
自人类开始使用雷达时，电磁波的大气波导传播效应就已经被观测到了，早期一个著名的事例是在第二次世界大战中，位于印度孟买的一部频率为200MHz雷达能够发现1700英里外阿拉伯海域的目标回波（1951年6月）[1]。
另一著名事例是2000年10月，俄罗斯苏-27飞机利用在美小鹰号航母上空出现的大气波导现象形成的电磁盲区孔，突防成功，对美小鹰号航母进行多次侦察拍照，而小鹰号航母编队中的警戒雷达由于大气折射作用产生的电磁盲区无法及时侦测到苏—27飞机[2]。
所谓的大气波导现象是指：电磁波受大气折射的影响，传播轨迹发生弯曲，正常折射条件下电磁波在大气中是弯向地球的，当弯向地球的电磁波轨迹的曲率超过地球的曲率时，电磁波将部分陷获在地球和一定高度的大气层内传播，就如同电磁波在金属波导中传播一样。
大气波导现象是普遍存在的自然现象，它的出现使部分电磁波被陷获在大气波导中，电磁波在波导内的传播衰减明显减小，从而使主动雷达探测范围和被动雷达截获范围明显增大，同时也造成了雷达测量误差的增加。
研究大气波导对电子装备的影响及其在作战中的应用是非常必要的，尤其是在现代高技术条件下，各种杀伤破坏力极大的反舰导弹广泛装备舰艇，使得先敌发现、先机制敌、实施超视距作战成为各国海军争夺的焦点之一。
而要实现舰载雷达的超视距探测，就需要充分研究和利用大气波导。
二、大气折射及大气波导（一）大气折射影响大气环境中的电磁波传播特性的主要大气因子是大气折射率。
对频率在1—100GHz范围内的电磁波，大气折射指数可表示为大气温度T（单位：K）、大气压力P(单位：hPa)和水汽压e（单位：hPa）的函数[3]，其关系为：2573 . 3 6 . 77 T e T P N ⨯+ =（1）当电磁波传播距离很短时,可近似认为地球表面为平面,但若电磁波传播距离较长时,就必须考虑地球曲率的影响,此时,为了将地球表面处理成平面,通常使用进行了地球曲率订正大气修正折射指数M（单位：M）,其表达式如下：610⋅+=RZNM（2）式中R=6.371×106m为平均地球半径,Z(单位:m)为地表以上的高度。
大气-海洋环境对舰载雷达探测效能的影响评估
庞云峰;张韧;黄志松;张军
【期刊名称】《指挥控制与仿真》
【年(卷),期】2009(031)002
【摘要】针对大气.海洋环境影响雷达探测效能的多要素结构和非量化特性,通过定义评估目标效能指标和层次集成原则,运用层次分析理论,得到影响评估基本流程.通过重点分析海杂波和大气波导对舰载雷达探测效能的影响机理.确定了风速、风向、温度、湿度等气象水文要素在影响过程中所起的作用.最后,根据影响机理的分析,构建了气象水文要素对舰栽雷达探测效能影响的量化评估模型.通过模型仿真实验,得
到影响评估的量化结果,该结果基本反映出大气-海洋环境对舰载雷达的影响程度.【总页数】5页(P65-69)
【作者】庞云峰;张韧;黄志松;张军
【作者单位】解放军理工大学气象学院,江苏,南京,211101;解放军理工大学气象学院,江苏,南京,211101;解放军理工大学气象学院,江苏,南京,211101;解放军理工大学气象学院,江苏,南京,211101
【正文语种】中文
【中图分类】TN956;E915
【相关文献】
1.海杂波对舰载雷达探测效能影响评估 [J], 鞠增彪;王继光;孙鹤泉;黄鹏飞;李金堡
2.大气波导对舰载雷达探测性能的影响 [J], 施群;孙亚东
3.海洋环境对舰载鱼雷效能的影响评估 [J], 徐勇;邹振华
4.基于“场论”的舰载雷达探测效能评估方法 [J], 刘耿;王晓湘;王冬宇;杜明君
5.海洋环境雷达探测效能评估系统设计 [J], 李德鑫;陈曦;潘龙;王元诚
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大气波导对舰载雷达探测性能的影响
施群;孙亚东
【期刊名称】《舰船电子工程》
【年(卷),期】2012(032)011
【摘要】大气波导现象会对海军舰艇上雷达装备的探测性能产生严重影响。
主要从雷达探测距离、发现概率和探测盲区等方面，结合当前的研究成果，对蒸发波导和表面波导对舰载雷达探测性能的影响进行了总结概述，为更好地利用舰载雷达装备提供了参考，并为下一步的研究奠定基础。
【总页数】3页(P51-53)
【作者】施群;孙亚东
【作者单位】海军702厂,上海200434;武汉海军工程大学电子工程学院,武汉430033
【正文语种】中文
【中图分类】TN95
【相关文献】
1.舰载对海雷达大气波导盲区评估及其补盲措施研究 [J], 韩佳;焦林;
2.舰载对海雷达大气波导盲区评估及其补盲措施研究 [J], 韩佳;焦林;;
3.大气波导对舰载及岸基雷达的影响 [J], 王明明;陆敏
4.大气波导对舰载雷达探测距离的影响 [J], 姚洪滨;王桂军
5.海洋大气波导对雷达探测性能影响的研究 [J], 盛峥;徐如海;石汉青
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2021大气波导的传统探测技术与光学探测手段范文 摘要： 对于大气波导现象, 主要是对海洋环境的蒸发波导作了分析, 对目前的蒸发波导探测方法及理论模型作了总结, 并在此基础上介绍了一种用激光手段探测海面蒸发波导的新方法, 对其主要原理方法和优点作了阐述。
关键词： 大气波导;探测; 激光; 海洋环境; 大气波导条件下电磁波出现异常传播,电子侦察和通信设备有效区域呈现异常变化趋势[1]。
准确评估大气环境对敌我双方电子设备的影响, 对于辅助战术指挥员进行正确战术部署和选择恰当的作战战术, 以获取战场电磁优势、掌握战场制电磁权具有极其重要的指导意义。
传统探测大气波导通常借助于雷达、探空气球或火箭等, 利用波导模型进行预测, 不易实现对大气波导的实时探测[2]。
激光和雷达波的传输具有一定的共性, 若能用激光的手段探测大气波导, 则既具有保密性和安全性, 又能实现实时探测。
1、大气波导及影响 1.1、大气波导现象 大气波导是雷达波段超视距传输的一种现象,在海洋大气环境中通常存在3类大气波导:表面波导 (又称面基波导) 、悬空波导 (又称抬升波导) 和蒸发波导。
除蒸发波导外, 前2类大气波导也可能会出现在陆地大气环境中, 但由于受大气边界层稳定度以及边界层内水汽垂直分布的影响, 陆地大气环境中的大气波导远没有海洋大气环境中的大气波导出现得频繁、持久和显着。
下边界接地的波导称为表面波导,表面波导的特点是陷获层顶的大气修正折射指数小于地面的大气修正折射指数, 表面波导的厚度是自陷获层顶到地面的垂直线段的长度, 一般在300 m以下。
下边界悬空的波导称为悬空波导, 通常出现在3 000 m高度以下。
悬空波导的特点是陷获层顶的大气修正折射指数大于地面的大气修正折射指数。
蒸发波导是因海面蒸发使湿度在很小的垂直高度范围内发生锐减而形成的一类特殊的表面波导。
紧贴海面的气层,因海面蒸发可以达到饱和状态, 而在其以上高度的空气通常达不到饱和状态, 湿度在很小的垂直高度范围内发生锐减, 使得大气修正折射指数自海面向上迅速递减, 到一定高度后, 大气修正折射指数达到最小, 该高度称为蒸发波导高度 (或厚度) 。
近海面大气波导环境对雷达探测的影响发布时间：2021-03-29T14:01:43.753Z 来源：《工程管理前沿》2021年1期作者：何显鹏[导读] 大气波导环境对雷达系统和通信系统有很大的影响，而对于海上大气经常出现的超折射和大气波导环境来说何显鹏92515部队辽宁葫芦岛 125000摘要：大气波导环境对雷达系统和通信系统有很大的影响，而对于海上大气经常出现的超折射和大气波导环境来说，如果能够准确、可靠地预报大气波导条件下雷达对远距离目标的低仰角跟踪定位时的仰角误差和高度误差，在军事上将具有重要意义。
本文论述了形成大气波导的气象条件和雷达条件，给出了受大气环境影响的雷达测量值大气折射误差及修正的计算公式，提出了在实际应用中对大气波导的测量和雷达探测性能的影响分析。
关键词：大气波导；雷达探测；大气折射率梯度1 引言海洋大气环境对舰载雷达探测、通信、电子侦察和干扰设备的使用有着显著的影响。
其影响主要通过大气环境影响电磁波的传播而产生的，尤其是大气波导造成的电磁波异常传播对电子设备的影响尤为突出。
所谓的大气波导是指：电磁波受大气折射的影响，传播轨迹将发生弯曲，正常折射条件下电磁波在大气中是弯向地球的，当弯向地球的电磁波轨迹的曲率超过地球的曲率时，电磁波将部分陷获在地球和一定高度的大气层内传播，就如同电磁波在金属波导中传播一样，这种现象就是大气波导现象。
大气波导现象是普遍存在的自然现象，大气波导现象的出现，改变了电磁波的正常传播特性，其中最明显特征是使电磁波传播的衰减大大减小，从而使主动雷达探测区和被动雷达截获区的特征发生变化，同时也造成了雷达测量参数误差的增加。
2 大气波导概述大气折射指的是电磁波在大气介质中传播的弯曲特性，其折射程度用折射指数n来衡量，定义为电波在自由空间中的传播速度c与介质中的传播速度v的比值：其中是平均地球半径（6371km）；为海拔高度（m）。
真实大气中四种典型的大气折射效应及条件如图1所示：式中，ht为低层大气与电离层分界的海拔高度60km；a为地球平均半径；h0为雷达天线海拔高度；n0为h0处的折射指数；θ0为目标的视在仰角；h为电波射线上某点的海拔高度；n为h处的折射指数。
冷锋推进中的大气波导变化及其对AIS传播影响研究
王望荣;察豪;田斌;李靖;郝赫
【期刊名称】《现代雷达》
【年(卷),期】2024(46)4
【摘要】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。
【总页数】6页(P76-81)
【作者】王望荣;察豪;田斌;李靖;郝赫
【作者单位】海军工程大学;解放军92677部队;解放军92261部队
【正文语种】中文
【中图分类】TN959.4;TN011.3
【相关文献】
1.大气波导中电波传播特性的研究
2.大气波导中的电波传播与环境特性研究进展
3.表面缺陷对波导丝中的扭转波传播影响研究
4.垂直大气湍流影响下的微波传播损
耗变化研究5.重力波在中层大气温度波导中的传播模式研究
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