[發明專利]一種高精度預測ASF的窄帶離散分布拋物方程方法

有效

• 申請號: 201710018503.5
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106874549B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 席曉莉;王丹丹;張金生;蒲玉蓉;李征委
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/14
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 成丹

本發明公開了一種高精度預測ASF的窄帶離散分布拋物方程方法，具體為：首先對羅蘭?C電流時域信號進行采樣，對采樣后的信號作離散傅里葉變換，將其分解為多個頻率電流分量；然后采用平地面公式計算每個頻率電流分量在近區所輻射的磁場，并通過近遠區邊界上的磁場結果作為非均勻網格剖分的離散分布拋物方程方法的初始場計算遠區磁場，從而得到每個頻率電流分量在地表所產生的磁場；最后，采用基于滑動窗思想的傅里葉逆變換，從得到的多個頻率電流分量在地表輻射的頻域磁場恢復出時域磁場信號。本發明方法克服現有理論難于預測實際長距離羅蘭?C信號ASF分布的不足，與現有頻域方法相比，預測精度明顯提高，具有實用性強的特點。

技術領域

本發明屬于電波傳播技術領域，具體涉及一種高精度預測ASF的窄帶離散分布拋物方程方法。

背景技術

目前獲取羅蘭-C附加二次時延(Additional Secondary Factor，ASF)的方法可以分為兩類：時域方法和頻域方法。其中時域方法都是基于FDTD方法展開的，這類方法預測精度高，但是內存消耗大、計算時間過長，因此其不適用于長距離電波傳播問題。頻域方法主要包括：平地面公式、Fock繞射方法、Wait積分、Millington公式、積分方程(IntegralEquation，IE)方法、拋物方程(Parabolic Equation，PE)方法等。頻域方法僅適用于單頻信號電波傳播預測，其對ASF的求解均是依據對100kHz單頻信號展開的，而實際的羅蘭-C信號為100kHz載波調制的高斯脈沖，周圍環境對羅蘭-C信號和單頻信號的影響不同。因此，有必要對實際長距離羅蘭源的ASF分布進行仿真預測。

發明內容

本發明的目的是提供一種高精度預測ASF的窄帶離散分布拋物方程方法，解決現有時域方法不適用于長距離電波傳播，而現有頻域方法預測精度低的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種高精度預測ASF的窄帶離散分布拋物方程方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：對實測羅蘭-C時域電流時域信號i(t)進行采樣，采樣后得到信號i(n)，其中，n＝0,1,2,…,N_t，將采樣后的信號作離散傅里葉變換，分解為多個頻率電流分量I(m)，其中，m＝0,1,2,…,N_f；

步驟2：當m＝0時，利用平地面公式計算頻率f(m)對應的電流分量I(m)在近區即區域I(ρ≤ρ₀)產生的磁場分布

步驟3：以步驟2計算的近區最大處即近遠區邊界ρ＝ρ₀處的磁場作為遠區即區域II(ρ≥ρ₀)的激勵源，用非均勻網格剖分的離散分布拋物方程方法用于求解遠區的磁場分布

步驟4：通過步驟2和步驟3可得到頻率為f(m)的電流分量I(m)在地面接收點輻射的磁場強度；更新步驟2和步驟3中的m，對其賦值為m＝m+1，當f(m)≤f_max時，重復步驟2和步驟3即可求得羅蘭-C帶寬中每個頻率處電流分量I(m)在地面接收點輻射的磁場強度

步驟5：基于滑動窗的思想，對步驟4中計算的磁場分布，采用離散傅里葉逆變換求解地表任意距離處接收到的時域羅蘭-C信號和滑動時間t_window(ρ)，并提取ASF(ρ)分布。

本發明的特點還在于：

步驟1中得到電流分量I(m)具體為：

對采樣后的信號i(n)作離散傅里葉變換，公式為：