[發(fā)明專利]考慮近海面大氣環(huán)境影響的編隊內(nèi)雷達遠場預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611067470.5
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106772284A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉其鳳;吳為軍;譚輝;奚秀娟;倪超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國艦船研究設(shè)計中心
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 胡建平,楊曉燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于艦船電磁兼容性預(yù)測領(lǐng)域，具體涉及一種考慮近海面大氣環(huán)境影響的編隊內(nèi)雷達遠場預(yù)測方法。

背景技術(shù)

隨著海軍新型裝備的發(fā)展，艦船編隊已成為海軍艦船的主要運用方式，用于充分發(fā)揮各艦船的作戰(zhàn)能力。隨著各種雷達發(fā)射功率的增大、頻譜的擴寬、用頻裝備數(shù)量的持續(xù)增加等因素，海上編隊內(nèi)電磁環(huán)境越發(fā)越復(fù)雜，平臺間的電磁干擾問題變得異常復(fù)雜。否則，一旦存在電磁干擾，勢必破壞編隊整體的作戰(zhàn)能力，嚴重影響海軍遂行作戰(zhàn)任務(wù)。為使編隊各平臺能在復(fù)雜的編隊內(nèi)電磁環(huán)境下十分可靠而密切協(xié)調(diào)地工作，必須消除整個編隊系統(tǒng)各大功率雷達設(shè)備和高靈敏度敏感設(shè)備相互干擾帶來的影響，即保證整個系統(tǒng)的電磁兼容性。

為此，就需要針對編隊內(nèi)電磁環(huán)境主要因素的雷達，建立雷達編隊內(nèi)遠場計算方法，準確預(yù)測編隊內(nèi)大功率雷達在高靈敏度敏感設(shè)備處的電磁環(huán)境，進而分析敏感設(shè)備干擾響應(yīng)，為控制電磁干擾，妥善解決電磁兼容性問題奠定基礎(chǔ)。考慮到艦載雷達安裝高度限制，雷達輻射場在編隊內(nèi)電磁環(huán)境時極易受到近海面反射、散射等影響，在編隊內(nèi)艦載雷達遠場計算模型中必須適當考慮近海面反射、散射等影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有電磁干擾分析存在的上述不足，提供一種考慮近海面大氣環(huán)境影響的編隊內(nèi)雷達遠場預(yù)測方法，能夠通過建立考慮了近海面粗糙海面反射、近海面大氣環(huán)境參數(shù)影響的電磁波前向傳播模型預(yù)測觀測點處雷達遠場強度，能為編隊電磁兼容分析提供環(huán)境參數(shù)，用于電磁干擾分析。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

考慮近海面大氣環(huán)境影響的編隊內(nèi)雷達遠場預(yù)測方法，包括如下步驟：

(1)根據(jù)編隊內(nèi)輻射源雷達安裝高度位置和雷達方向性特征，計算雷達初始場分布；

(2)根據(jù)雷達信號特點，建立近海面大氣折射率模型；

(3)根據(jù)輻射源雷達和觀測點相對位置、編隊雷達傳播路徑上的大氣折射率模型，建立編隊雷達電磁信號前向傳播模型，利用二維拋物線算法計算考慮近海面大氣影響的傳播衰減因子；

(4)最后結(jié)合艦載雷達方向圖特征，求解編隊內(nèi)遠場處的電磁環(huán)境，根據(jù)考慮近海面大氣影響的傳播衰減因子，計算觀測點處的預(yù)測場強。

按上述方案，所述步驟(1)具體為：

設(shè)編隊內(nèi)輻射源方向圖函數(shù)為A(α)，天線架設(shè)高度為H_t，那么雷達在x₀位置處沿高高度方向z方向上的初始場分布u(x₀,z)計算公式如下：

ε′_r＝ε_r+j60σλ (1c)

其中：k₀＝2π/λ為自由空間傳播常數(shù)；λ為電磁波波長，為已知量；α為天線仰角，為已知量；R_||or⊥為海面垂直或水平反射系數(shù)；p＝k₀sinα為自由空間傳播常數(shù)在天線仰角方向上的投影；z為雷達高度方向上離地高度；ε′_r為復(fù)相對介電常數(shù)，ε_r＝ε/ε₀為媒質(zhì)的相對介電常數(shù)，為已知量，ε和ε₀分別為媒質(zhì)和真空的介電常數(shù)，σ為海水電導(dǎo)率，為已知量。

按上述方案，所述步驟(2)具體為：

將大氣折射指數(shù)n簡化為只與離地高度z相關(guān)的函數(shù)，即n＝n(z)；

采用大氣折射率N來反映大氣結(jié)構(gòu)，大氣折射率N與大氣折射指數(shù)n之間的關(guān)系為

N＝(n-1)×10⁶ (2)

即n＝N/10⁶+1；

考慮到編隊內(nèi)雷達輻射源遠場計算在水平高度上在幾十米高度范圍內(nèi)，根據(jù)近海面大氣球面分層的特點，對編隊雷達傳播路徑上的大氣折射率建立線性模型，大氣折射率N為只與離地高度z相關(guān)的函數(shù)，即N＝N(z)，具體模型如下：

其中：N₀為地面折射率，為已知量，dN/dz為大氣折射率N在離地高度z上的梯度，z的單位為km；當dN/dh≈-40N/km時，就是所謂的標準大氣環(huán)境。

按上述方案，所述步驟(3)具體包括如下步驟：

1)建立編隊雷達電磁信號前向傳播模型；