近海面大气波导探测及与其它研究结果的比较
大气波导现象对二次雷达的影响及抑制方法
电子设计工程 Electronic Design Engineering
2019 年 1 月 Jan. 2019
大气波导现象对二次雷达的影响及抑制方法
张继明 1，孙 兵 2，刘纪辉 2，张 磊 2
（1. 南京恩瑞特实业有限公司 江苏 南京 210039；2.解放军 94535 部队 81 分队 江苏 南京 210039）
里），对 于 机 场 终 端 区 域 监 视 作 用 的 二 次 雷 达 ，最 大
作用距离一般约为 140 公里（75 海里）。
1.2 应答数据编码
二 次 雷 达 系 统 按 照 一 定 的 脉 冲 重 复 频 率（PRF）
询问监视空域内的目标，一般使用模式 3/A 与模式 C
交替询问，模式 3/A（简称模式 A）是兼用于军用识别
和民用识别的询问模式，模式 C 是用于高度的询问
模式。
应答机接收到二次雷达地面站发射的询问信号
后，将根据询问模式自动应答一串脉冲，也即应答信
号 。 模 式 3/A 与 模 式 C 的 应 答 码 格 式 相 同 ，都 是 由
16 个信息码位组成，如图 2 所示。其中，F1 和 F2 是
框架脉冲；X 位是备用位；两个框架脉冲之间的其余
Nanjing 210039，China）
Abstract: This paper explains the working principle of SSR，then analysis the phenomenon of atmospheric duct appearing in coastal areas，and give a algorithm which recognized and suppressed false targets of atmospheric duct.The results show that the algorithm can effectively suppress false targets of atmospheric duct ，and reduce the interference of atmospheric duct to SSR，and improve the surveillance performance of SSR. Key words: atmospheric duct；suppress algorithm；SSR；false target
蒸发波导环境测量方法对比分析
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。
大气波导效应对雷达探测的影响分析
Ｍ ＝Ｎ＋ｈ ａ×１ ／ ０ （ ４）
（） ３
式中 ， ｈ为距地面的高度 ， ａ为地球半径。取 ａ为 ６ ７ ｋ 则有 ３ １ｍ， Ｍ ＝Ｎ＋ ．５ ｈ （ ） ０ １７ ５ 对上式求导 ， 则有
ｄ Ｍ
３ ２大气波导使电磁 波能量衰减 ．
大 ２ ３ 。伴随着超视距 的出现 ， — 倍 雷达杂波也会增强 ， 增加 雷达测量 的 误差 ， 对雷达的探测产生很 大影 响。因此 ， 开展大气 波导情况下对 雷达 探测性能影响 的研究变得十分重要 。
２大 气 波 导效 应
２ １大气波导成 因 ． 对流层 的底层大气 ， 尤其是海面上低空 大气的温度 、 湿度 的急 剧变 化， 经常会使某一 高度范 围内大气折射 率随高度 的变化梯度显著超过 正 常值 ， 导致在其间传播 的雷达 电磁 波信号脱离 正常的视线 传播轨道 ， 在
【 关键词】 大气波导
雷达探 测
影响
中图分类号 ：Ｎ ５ 文献标识码 ： 文章编号 ：０ ９—４ ６ ２ １ ）３一 ｌ３一 ２ Ｔ９ Ａ １０ ０７（０ ０ ０ Ｏ ｌ Ｏ
１引言
海面环境异常 的复杂 ， 载雷达在对海 面 目标 进行探测时 ， 舰 地物 杂 波、 海浪杂波、 气象杂波以及在在大气传播过程 中会存在的折射 、 多路径 效应等 ， 都会对探测造 成一定 的影 响。尤 其是 在大气 层 出现波导 现象 时， 电磁波发生超折射 ， 使舰 载雷达 出现超视距探测 ， 雷达探 测范围能增
间对舰船 目标进行了超视距探测 。 最大跟踪至 ｌＯ ｒ Ｏｋ ａ以上 。
ｊ ｝： ＾
Ｎ＝ ｌ ＋ ｌ ， ２ 、 Ｐ Ｉ（）
大气波导对雷达的影响研究
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
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
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大气波导对舰载雷达探测性能的影响
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
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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1
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
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。
近海面大气波导探测及与其它研究结果的比较
频 繁 的 海上 蒸发 波 导 来说 ， 如何 快 速 、 确 地 获 得 它 的 波 导 参数 是 一 个 重要 的 问题 。 准
用微 波折 射 率仪 进 行 近 海 面 大气 波导 尤 其 是 贴 海 蒸发 波 导 的 测量 在 国 内属 首 次 ， 通
过 现 场试 验 结 果与 理 论 估 算结 果 的 ｝较 ， 明 这种 方 法是 可行 的 。 匕 证
在 ３ ｍ 以下 的贴 海 波 导 ， ０ 岸基 和 舰 载微 波雷 达 系 统 可 以充分 利 用蒸 发 波 导 效 应 实 现 海 上 超 视 距 探 测 ， 达 到先 机制 敌 的 目 的 。 因而 形 成 一 套 快 速 、 效 的 实
在 海南 岛 东 海岸 首 次用 微 波折 射 率 仪 进行 了蒸 发 波
维普资讯
第 １ ７卷
２０ ０ ２年 ６月
第 ３期
电
波
科
学
学
报
Ｖｏ ． ７ ＮＯ ３ １１ ， ．
Ｊ ｎ ２ ０ ｕ ｅ， ０ ２
ＣＨＩ ＮＥＳ Ｊ Ｅ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＲＡＤＩ Ｓ ＥＮＣＥ Ｏ ＣＩ
文章 编 号
１ ０ —３ ８ ２ ０ ） ３０ ６ — ５ ０ ５０ ８ （ ０ ２ ０ —率仪 ，蒸 发 波 导
文献 标 识 码 Ａ
中 图分 类号 Ｔ 儿 ． Ｎ０ ３
Ｔｈｅ ｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｓ ｏ ｔ ｏ ｐ ｒ ｃ ｄ ｃ ａ ｅ ｕ ｆ ｃ ｎｄ ｉｓ ａ ｕ ｅ ｎｔ ｆ ａ ｍ ｓ ｈｅ ｉ ｕ ｔｎｅ ｒ ｓ ａ ｓ ｒ ａ ｅ ａ ｔ
ｃ ｍ ｐ ｒ ｓ ｎ ｗｉｈ ｏ ｈｅ ｔ ｄｙ ｒ ｓ ｌｓ ｏ ａ ｉｏ ｔ ｔ ｒ ｓ ｕ ｅ ｕ ｔ
冷锋推进中的大气波导变化及其对AIS传播影响研究
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
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1.大气波导中电波传播特性的研究
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大气波导环境下的射线追踪算法
3 收稿日期 :2006211209 179
180
电 波 科 学 学 报
第 23 卷
出了一种混合算法 ,并给出了相应的程序流程 ,既保 证了高仰角射线传播轨迹的准确性 ,又改进了低仰 角射线被波导俘获时的复杂算法 ,因此该混合算法 具有更高的实用性和准确度 。
2 传统积分模式
射线追踪技术中的积分算法是计算水平均匀大
分方程[1] 。然而无论是积分方法还是微分方法 ,在
程序实现上都存在共同特点 :需要先根据天线位置
和波导参数求出射线能够穿透波导的穿透角 ,再由
穿透角判断射线的传播高度范围 ,最后根据范围进
行积分或微分 。当波导层数较少时 ,这种方法是可
行的 ,但实际大气往往并不稳定 ,根据一些实测剖面
会发现沿着高度有可能存在多个波导的现象 ,如图
Abstract To simulate p ropagatio n pat h of radio wave in duct enviro nment , and o btain parameters in co ur se of t he rays’p ropagatio n , a hybrid algorit hm integra2 ting t he t raditio nal integral model wit h Taler app ro ximate model is p ropo sed in t his paper. The algorit hm can be used to t race t he pat h of rays’p ropagatio n for bot h low elevatio n and high elevatio n. The simulatio n result s for rep resentative duct , measured and varing horizo ntal duct p rofile are analysed and t he validit y of t he hy2 brid algo rit hm is p roved. Key words ray t racing ; evaporatio n duct ; elevated duct ; t he modified ref ractivit y
不同气象要素对蒸发波导的影响研究
不同气象要素对蒸发波导的影响研究作者：丁学周王玲玲李洪瑶来源：《科技视界》 2013年第29期丁学用王玲玲李洪璠（三亚学院理工学院，海南三亚 572022）【摘要】根据大气边界层理论中Monin-Obukov相似理论，对影响蒸发波导的不同气象要素进行了分析研究。
结果发现：中国南海西沙海域海区蒸发波导出现的概率，一般早上出现的概率较高，中午较低；冬季出现概率较高，夏季较低。
而中国南海西沙海域海区蒸发波导的高度在其他气象要素条件一定的情况下随月份变化、大气湿度、气海温差、水平风速等的变化有一定的敏感性，大气湿度对蒸发波导高度的影响较大，水平风速影响较小。
【关键词】蒸发波导；气象要素；出现概率；波导高度Effect of Different Meteorological Elements on Evaporation DuctsDING Xue-yong WANG Ling－ling LI Hong－fan(Phgsics engineering college, Sanya University, Sanya Hainan 572022, China)【Abstract】According to the similarity theory Monin-Obukov of the atmospheric boundary layer theory, the different meteorological elements affecting evaporation ducts were analyzed. The results showed that: the evaporation ducts probability of the China Xisha Sea, generally is higher in the morning, and lower in noon; The probability is higher in winter, and lower in summer. The evaporation ducts heights of the China Xisha sea in other meteorological conditions in certain circumstances have a certain sensitivity depending on the month, atmospheric humidity, air sea temperature, and wind speed, and the affect of the atmospheric humidity is larger, wind speed is less.【Key words】Evaporation ducts; Meteorological elements; Probability; Height of ducts0 引言蒸发波导是海洋大气环境中经常出现的一种特殊的表面波导，它是由于海面水汽蒸发使得在海面上很小高度范围内的大气湿度随高度锐减而形成的。
海上大气波导的统计分析
海上大气波导的统计分析
蔺发军;刘成国;成思;杨玉萍
【期刊名称】《电波科学学报》
【年(卷),期】2005(20)1
【摘要】利用1982～1999年的海洋观测资料,运用相似理论对东经100～140°,北纬0～40°海域的蒸发波导出现概率、高度和强度进行了统计分析,并利用1986～1999年的船舶探空资料,对上述海域及全球海上低空大气波导进行了统计分析,结果表明,海上蒸发波导出现概率高达85%以上,高度一般在15m左右,而海上低空大气波导出现概率一般不低于15%,有时可达40%,厚度一般在60～150m.其中,利用船舶探空资料分析海上低空大气波导在国内还属首次.
【总页数】5页(P64-68)
【作者】蔺发军;刘成国;成思;杨玉萍
【作者单位】中国电波传播研究所,河南,新乡,453003;武汉理工大学理学院,湖北,武汉,430070;中国电波传播研究所,河南,新乡,453003;中国电波传播研究所,河南,新乡,453003
【正文语种】中文
【中图分类】TN011.3
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5.0920号超强台风“卢碧”引起的强海上大气波导成因分析与数值模拟研究 [J], 胡昊;费建芳;丁菊丽;王挺;黄小刚;程小平;袁炳
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大气波导对雷达的影响研究
C ：国防科学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200 MHz 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N 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：251073.36.77Te 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⋅+=R Z N M （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。
大气探测高技术及应用研究进展
大气探测高技术及应用探究进展引言大气探测是指对地球大气中各种气象因素的观测和探究。
通过利用高技术手段，可以对气象因素进行准确、细致的观测，从而提高天气预报的准确性和预警能力，为人类社会的进步提供重要的科学依据。
本文将从雷达探测技术、卫星遥感技术、超级计算机模拟和辐射探测技术四个方面，综述近年来大气探测高技术及应用探究的最新进展。
一、雷达探测技术雷达探测技术是大气探测中最常用的技术手段之一。
它通过发射电磁波并接收其反射回来的信号，从而得到大气中的各种气象因素信息。
近年来，随着雷达技术的不息进步，大气探测的能力得到了大幅度提升。
1. 多普勒雷达技术多普勒雷达技术是一种能够测量物体相对运动速度的雷达技术。
它通过测量反射回来的信号的多普勒频移，可以获得目标运动的速度信息。
这种技术在大气探测中尤为重要，可以提供对气象因素的速度信息，从而更准确地猜测天气变化。
近年来，多普勒雷达技术的应用已经逐渐普及，并在各地的天气预报中发挥了重要的作用。
2. 相控阵雷达技术相控阵雷达技术是一种能够实现雷达波束的外形和方向可调的技术。
它通过控制雷达天线上的多个元件的相位和振幅，可以实现波束的电调控，从而提高雷达探测的精度和效率。
近年来，随着相控阵雷达技术的不息进步，其在大气探测中的应用越来越广泛。
例如，在雷暴监测中，相控阵雷达可以实现对雷暴的连续跟踪，从而提高对雷暴的预警能力。
二、卫星遥感技术卫星遥感技术是通过利用卫星上的传感器对地球大气进行观测的技术。
它可以提供大范围、实时的气象因素信息，为天气预报和气象探究提供重要的数据支持。
1. 可见光和红外遥感可见光和红外遥感技术是卫星遥感中最常用的技术手段之一。
它通过观测可见光和红外辐射的能力，可以得到大气中云、降水、温度等多种参数的信息。
近年来，随着遥感技术的不息进步，可见光和红外遥感在天气预报中的应用也越来越广泛。
2. 微波遥感微波遥感技术是通过观测微波辐射的能力，得到大气中水汽、降水、海洋风场等信息的技术。
大气波导对雷达作用距离的影响
大气波导对雷达作用距离的影响
柯涛;刘国华;吕琳琳
【期刊名称】《舰船电子对抗》
【年(卷),期】2009(32)2
【摘要】舰载雷达在大气波导条件下可实现超视距传播,可提高雷达探测性能,具有重要的理论意义和军事价值.详细介绍了产生大气波导的各种条件,同时也给出了在大气波导条件下的雷达探测距离的计算公式,并对标准大气和大气波导条件下雷达探测性能做了比较.
【总页数】4页(P68-70,91)
【作者】柯涛;刘国华;吕琳琳
【作者单位】船舶重工集团公司723所,扬州,225001;船舶重工集团公司723所,扬州,225001;敦化市广播电视管理局,敦化,133700
【正文语种】中文
【中图分类】TN953.2;TN011
【相关文献】
1.大气波导条件下雷达对抗侦察作战效能影响研究 [J], 王晶星;吴志昭;吴荣华
2.舰载微波大气波导雷达作用距离计算模型 [J], 周国辉;卢业华;王虎
3.大气波导条件下雷达对抗侦察作战效能影响分析 [J], 王平;曹义强
4.大气波导现象对二次雷达的影响及抑制方法 [J],
5.大气波导对岸基警戒雷达影响研究 [J], 滕哲;徐卫明;明中正;阚荣才
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南海、东海蒸发波导出现规律的对比分析
南海、东海蒸发波导出现规律的对比分析丁菊丽;费建芳;黄小刚;张翔;周鑫;田斌【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2009(024)006【摘要】利用2002年1～3月的铁塔平台气象水文数据以及New蒸发波导模型分析研究了南海及东海海域蒸发波导的出现规律,并利用实测数据对模型结果进行了检验.结果表明:南海海域蒸发波导的出现概率、高度、强度分别为100%、13.4m和30.3M,而东海海域分别为90%、9.1m和16.6M;除以14时为代表的中午时刻,南海海域一天当中蒸发波导基本上都出现在不稳定及近中性层结条件下,而东海海域蒸发波导在稳定、不稳定和近中性层结条件下的出现概率差别不大;相对蒸发波导高度而言,New模型诊断蒸发波导出现概率和强度的效果更好;不稳定及近中性弱不稳定层结条件下,New模型诊断的蒸发波导高度偏低,稳定层结条件下模型结果偏高,近中性弱稳定条件下模型结果与实测最吻合.【总页数】6页(P1018-1023)【作者】丁菊丽;费建芳;黄小刚;张翔;周鑫;田斌【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;海军海洋水文气象中心,北京,100073;91404部队,河北,秦皇岛,066200;海军工程大学电子工程学院,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TN011【相关文献】1.冬季南海北部近岸蒸发波导环境分析 [J], 成印河;张玉生;赵振维;朱凤芹2.基于NPS模型的南海蒸发波导中尺度数值模拟研究 [J], 吴超;钟莹;杨少波;何鑫;李醒飞3.东海区域蒸发波导变化特性研究 [J], 蔡夕方; 王静菊; 何锡玉; 张守宝; 朱庆林; 胡建平4.1998年季风试验期间南海蒸发波导特征分析 [J], 丁轩茹;管兆勇;成印河;石睿;王东晓5.基于气象数据的南海夏季蒸发波导分析及低空补盲方法 [J], 周亮;张宁;王玲玲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
海上大气波导的统计分析
St atisti cal anal ysis of mari ne at mospheri c duct
LI N Fa- un l !LI U Cheng-guo2 !CHENG Si l !YANG Yu-pi ng l
(1 . Chi na Rese arc h I nstit ute o f Radio wave Pro Pagation 9f li n052 "s ohu .co m 9 Xi noi ang ~e nan 9453003 9Chi na 3
2 . Scie nce Sc hool o f Wuhan Uni versit S o f Tec hnol o gS 9Wuhan ~ubei 430070 9Chi na )
Abstract !I n t hi s paper 9t he char act eri sti c par a met er s Of mari ne evapOr ati On duct such as Occurr ences 9duct hei ght 9duct str engt h ar e bri efl y descri bed based On t he si mil arit y t heOr y Of pseudO-r ef r acti vit y . The st ati sti cal r esult s ar e f r O m t he mari ne Obser vati On dat a i n 1982 #1999 9and t he sea ar ea r ange f r O m east l Ongit ude 100 t O 140 degr ee 9nOrt h l atit ude 0 t O 40 degr ee . The st ati sti cal anal ysi s Of t he mari ne l O Wer at mOspheri c duct i s f r O m shi p sOundi ng Obser vati On dat a bet Ween 1986 and 1999 9Over t he sa me sea ar ea as menti Oned . The r esult s shO W t hat t he Occurr ence i s
南海局地海域一次低空大气波导过程分析
南海局地海域一次低空大气波导过程分析成印河;钟权加;周生启【摘要】根据2006年12月7日在长山山脉以东的南海海域加密观测的1天4次高分辨率船载GPS探空数据和NCEP-CFSR格点再分析数据，完整分析了一次低空大气波导生成、维持、消失过程.结果表明：该次冬季低空大气波导过程是由南海偏北部暖锋过境引起的，波导强度达19 M单位，厚度达250 m.暖锋过后，南海风速增大，逆温层变厚，大气波导强度减弱，最后陷获层消失，成为正常大气环境.【期刊名称】《广东海洋大学学报》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】6页(P81-86)【关键词】南海;探空数据;大气波导;暖锋【作者】成印河;钟权加;周生启【作者单位】广东海洋大学海洋与气象学院,陆架及深远海气候、资源与环境广东省教育厅重点实验室,广东湛江 524088; 中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室,广东广州 510301;广东海洋大学海洋与气象学院,陆架及深远海气候、资源与环境广东省教育厅重点实验室,广东湛江 524088;中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室,广东广州 510301【正文语种】中文【中图分类】P732.6南海是我国重要的海上战略通道，具有明显的战略地缘价值，同时南海低空也是大气波导高发区。
大气波导环境的存在改变了电磁波传播路径和范围，使通信、探测、导航等系统出现了一些特殊的传播特征，如岸基或舰载雷达出现超视距传播[1]和探测盲区[2]。
因此，南海上空的大气波导研究对于评估和预测电磁波传播具有极为重要的理论意义，对于海上探测、通信应用系统等具有重要应用价值。
由于海上气象站点比较稀疏，受气象数据资料的限制，各国专家、学者利用两种数据进行对大气波导的研究，一是近岸或部分岛屿GPS 探空数据，二是运用中尺度数值模式再分析数据。
由于海上探空费时、费力并且受海况影响较大，因此大部分集中在陆地及近岸区域[3-5]。
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第 3 期 蔺发军等 :近海面大气波导探测及与其它研究结果的比较
1. 5
无波导出现
理论估算
高度 (m)
强度 (M 单位)
6. 5
19. 7
6. 1
27. 2
1. 1
27. 9
272
电 波 科 学 学 报 第 17 卷
图 3 微波折射率仪实测蒸发波导高度与理论估算的比较
图 4 微波折射率仪实测蒸发波导强度与理论估算的比较
表 1 中只给出了蒸发波导的实测与理论估算两 种方法的平均结果 ,为了能更有效地说明问题 ,对图 2 中的 3 个典型拟合剖面给出了两种方法各自的蒸 发波导参数 (见表 2) 。
蔺发军 刘成国 潘中伟
(中国电波传播研究所 ,河南 新乡 453003)
摘 要 大气波导环境对雷达系统和通信系统有很大的影响 ,而对于高度较低 、出现 频繁的海上蒸发波导来说 ,如何快速 、准确地获得它的波导参数是一个重要的问题 。 用微波折射率仪进行近海面大气波导尤其是贴海蒸发波导的测量在国内属首次 ,通 过现场试验结果与理论估算结果的比较 ,证明这种方法是可行的 。 关键词 微波折射率仪 , 蒸发波导 中图分类号 TN011. 3 文献标识码 A
高度较低 。通过比较可知 ,理论估算的波导高度较 作了近似处理 。
表 1 2001 年春季在海南岛东海岸实测蒸发波导和理论估算结果的比较
微波折射率仪实测 理论估算结果
数据库查询结果
测试次数
71
71
1623
ห้องสมุดไป่ตู้
蒸发波导出现概率 ( %)
89
85
69. 6
平均值
波导高度 (m)
12. 3
6. 0
12. 1
(1990～1992) 的船载海洋气象数据 ,构建了“蒸发波 这是因为数据库的数据来自深海 ,避免了上述不利
导气候数据库”,从该库中查询到了试验地区春季的 因素 。估算的波导强度 (为了便于数据处理 ,本文中
蒸发波导的基本特性 ,见表 1 。
的波导强度都取绝对值) 比折射率仪实测的要大 (如
由表 1 明显看出 ,贴海蒸发波导出现概率很高 , 图 4) ,这是因为理论计算中对海水表面的相对湿度
N
=
77. 6 T
(
p
+
4810 e) T
(1)
表示 ,其中 T 、p 、e 分别代表绝对温度 ( K) 、大气压强
(hpa) 和水气压 (hpa) 。当折射指数随着高度快速下
降到一定程度时就会出现波导层结 ,这时折射率梯
度满足[1 ]
dN dh
≤-
157 (N
单位/
公里)
(2)
在波导传播中常用平地球下的修正折射率 M 描述
大气波导[1] ,它与折射率 N 的关系是 :
M
=
N
+
h a
×106 ( M 单位)
(3)
式中 , h 是 测 量 高 度 , a 是 平 均 地 球 半 径 , 约 为
6370km。当修正折射率 M 梯度满足[1]
dM dh
≤0
(4)
时 ,出现大气波导 。下面给出了出现波导时的 M 剖
面图[4 ] 。
271
(2) 剖面获取 :如何实时 、准确地反映出复杂多 变的低层大气折射率的变化 ,具有响应速度快 、数据 采样率高的微波折射率仪很好地解决了这个问题 ; 为了使测试数据具有代表性 ,将折射率仪在观测塔 上 15min 之内连续滑动四次 (两次升 ,两次降) ,得到 四个折射率剖面 。
(3) 曲线拟合 :由于折射率仪是在一定的高度范
从图 3 和图 4 可看出实测值和理论估算值有时 出现完全相反的情况 ,即实测/ 理论估算结果有波导 而理论估算/ 实测无波导出现 ,例如表 2 中 2001 年 5 月 15 日早上 6 点的数据结果比较 。造成这种结果 的原因有二 :
①由于折射率仪悬挂于观测塔上 ,其测试最低 点位于海拔 5m 处 ,对于 5m 以下的数据折射率仪是 测不到的 ,所以对于理论估算结果来说 ,波导高度小 于 5m 的结果与实测结果比较就有一些不一致 。
The measurements of atmospheric duct near sea surface and its comparison with other study results
L IN Fa2jun L IU Cheng2guo PAN Zhong2wei
( China Research Institute of Radiowave Propagation , Xinxiang Henan , 453003 , China)
围内匀速滑动的 ,因此 ,根据时间可获得每个 N 值 所对应的高度 ,这样就得到了四组修正折射率 M 随 高度变化的数据 ,将四组数据合到一起 ,采用最小二 乘法进行曲线拟合 (拟合为 6 次多项式) ,然后根据 (4) 式判断波导层结是否存在 ,继而求出蒸发波导的 特性参数 。下面是用微波折射率仪测量到的几个典 型拟合曲面 :
海上蒸发波导的测量方法尤为重要 。2001 年春季 , 在海南岛东海岸首次用微波折射率仪进行了蒸发波 导的测试 ,取得了满意的结果 。
2 测量原理
空气折射率是大气温度 、气压和湿度的函数 ,在 大块水平区域上大气折射指数随高度急剧下降的气 象条件下会形成大气波导层结 ,可以通过测量空气 折射率的垂直变化而知波导层结存在与否 。测量空
图 5 蒸发波导实测与理论估算的同步性比较
5 结论
通过上面的分析可知 ,用精度高 、响应速度快 、 采样率高的微波折射率仪测量出现频率高 、高度较 低的贴海蒸发波导是一种有效的方法 ;但从现有的 条件来看 ,这种方法只能局限于较低高度 (50m 以 下) 的贴海蒸发波导测量 。现在正在努力实现微波 折射率仪的小型轻便化和无线接收 ,这样就可用系 留气球探测 1000m 以下的低空大气波导结构 ,拓宽 了折射率仪的实用范围 。
Abstract Environment of atmospheric ducts have an important effect on radar and communi2 cation system. When such atmospheric ducts occurred frequently near sea surface as evapora2 tion ducts are concerned , it is an important question to obtain the parameters of evaporation duct quickly and accurately. The experiment described here is the first one in China , and the atmospheric ducts near sea surface , especially evaporation ducts are measured with microwave refractometer. The method is proved to be feasible by making a comparison between the experi2 ment results and the calculated results. Key words microwave refractometer , evaporation duct
见表 1 ; 另外 , 利用实测的地面气象要素 ( 基值测 面数据的准确性和代表性 ,而近海面空气气象数据
定) ,根据蒸发波导的估算理论进行了计算[3] ,结果 的精度正是理论估算所必需的 。由数据库查询出的
见表 1 ;根据气海作用理论[3] 和中国南部海洋 3 年 波导平均高度与折射率仪实测平均高度基本吻合 ,
波导强度 (M 单位)
4. 8
23. 1
34. 1
表 2 折射率仪实测与理论估算蒸发波导的几个典型实例比较
时间
2001/ 04/ 30 11 :00 2001/ 05/ 05 11 :00 2001/ 05/ 15 06 :00
折射率仪实测
高度 (m)
强度 (M 单位)
13. 3
5. 8
21. 5
(a) 典型蒸发波导 (b) 复杂蒸发波导 (c) 无波导
图 2 用微波折射率仪测量到的修正折射率 M 拟合剖面
4 实测结果与理论估算的比较
低 (如图 3) ,这是因为理论估算的数据来源 (基值测 定) 是在岸边观测的 ,准确地测量近海面空气气象要
将探测数据用上述方法进行了处理 ,统计结果 素比较困难 ,加之大陆效应的影响 ,就更降低了近海
第 17 卷 第 3 期
2002 年 6 月
CHIN电ES E J波OU RN科AL O学F R AD学IO
报
SCIENCE
JVuonel
. 17 ,No. 3
,2002
文章编号 100520388 (2002) 0320269205
近海面大气波导探测及与其它 研究结果的比较Ξ
1 引 言
随着各种微波雷达系统及战场通信系统精度需 求的提高 ,作为提高其精度的核心技术 ———大气波 导环境对系统的影响必须考虑 。根据大气环境特性 的不同 ,可形成各种不同性质的大气波导 ,其中海上 蒸发波导是一种发生概率高 (50 %以上) 、高度一般 在 30m 以下的贴海波导 ,岸基和舰载微波雷达系统 可以充分利用蒸发波导效应实现海上超视距探测 , 达到先机制敌的目的 。因而形成一套快速 、实效的