[發(fā)明專利]一種高精度預(yù)測(cè)ASF的窄帶離散分布拋物方程方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710018503.5
• 申請(qǐng)日: 2017-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106874549B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 席曉莉;王丹丹;張金生;蒲玉蓉;李征委
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F17/14
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 成丹

本發(fā)明公開(kāi)了一種高精度預(yù)測(cè)ASF的窄帶離散分布拋物方程方法，具體為：首先對(duì)羅蘭?C電流時(shí)域信號(hào)進(jìn)行采樣，對(duì)采樣后的信號(hào)作離散傅里葉變換，將其分解為多個(gè)頻率電流分量；然后采用平地面公式計(jì)算每個(gè)頻率電流分量在近區(qū)所輻射的磁場(chǎng)，并通過(guò)近遠(yuǎn)區(qū)邊界上的磁場(chǎng)結(jié)果作為非均勻網(wǎng)格剖分的離散分布拋物方程方法的初始場(chǎng)計(jì)算遠(yuǎn)區(qū)磁場(chǎng)，從而得到每個(gè)頻率電流分量在地表所產(chǎn)生的磁場(chǎng)；最后，采用基于滑動(dòng)窗思想的傅里葉逆變換，從得到的多個(gè)頻率電流分量在地表輻射的頻域磁場(chǎng)恢復(fù)出時(shí)域磁場(chǎng)信號(hào)。本發(fā)明方法克服現(xiàn)有理論難于預(yù)測(cè)實(shí)際長(zhǎng)距離羅蘭?C信號(hào)ASF分布的不足，與現(xiàn)有頻域方法相比，預(yù)測(cè)精度明顯提高，具有實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電波傳播技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度預(yù)測(cè)ASF的窄帶離散分布拋物方程方法。

背景技術(shù)

目前獲取羅蘭-C附加二次時(shí)延(Additional Secondary Factor，ASF)的方法可以分為兩類：時(shí)域方法和頻域方法。其中時(shí)域方法都是基于FDTD方法展開(kāi)的，這類方法預(yù)測(cè)精度高，但是內(nèi)存消耗大、計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此其不適用于長(zhǎng)距離電波傳播問(wèn)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(hào)電波傳播預(yù)測(cè)，其對(duì)ASF的求解均是依據(jù)對(duì)100kHz單頻信號(hào)展開(kāi)的，而實(shí)際的羅蘭-C信號(hào)為100kHz載波調(diào)制的高斯脈沖，周圍環(huán)境對(duì)羅蘭-C信號(hào)和單頻信號(hào)的影響不同。因此，有必要對(duì)實(shí)際長(zhǎng)距離羅蘭源的ASF分布進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高精度預(yù)測(cè)ASF的窄帶離散分布拋物方程方法，解決現(xiàn)有時(shí)域方法不適用于長(zhǎng)距離電波傳播，而現(xiàn)有頻域方法預(yù)測(cè)精度低的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種高精度預(yù)測(cè)ASF的窄帶離散分布拋物方程方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1：對(duì)實(shí)測(cè)羅蘭-C時(shí)域電流時(shí)域信號(hào)i(t)進(jìn)行采樣，采樣后得到信號(hào)i(n)，其中，n＝0,1,2,…,N_t，將采樣后的信號(hào)作離散傅里葉變換，分解為多個(gè)頻率電流分量I(m)，其中，m＝0,1,2,…,N_f；

步驟2：當(dāng)m＝0時(shí)，利用平地面公式計(jì)算頻率f(m)對(duì)應(yīng)的電流分量I(m)在近區(qū)即區(qū)域I(ρ≤ρ₀)產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布

步驟3：以步驟2計(jì)算的近區(qū)最大處即近遠(yuǎn)區(qū)邊界ρ＝ρ₀處的磁場(chǎng)作為遠(yuǎn)區(qū)即區(qū)域II(ρ≥ρ₀)的激勵(lì)源，用非均勻網(wǎng)格剖分的離散分布拋物方程方法用于求解遠(yuǎn)區(qū)的磁場(chǎng)分布

步驟4：通過(guò)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(diǎn)輻射的磁場(chǎng)強(qiáng)度；更新步驟2和步驟3中的m，對(duì)其賦值為m＝m+1，當(dāng)f(m)≤f_max時(shí)，重復(fù)步驟2和步驟3即可求得羅蘭-C帶寬中每個(gè)頻率處電流分量I(m)在地面接收點(diǎn)輻射的磁場(chǎng)強(qiáng)度

步驟5：基于滑動(dòng)窗的思想，對(duì)步驟4中計(jì)算的磁場(chǎng)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(shí)域羅蘭-C信號(hào)和滑動(dòng)時(shí)間t_window(ρ)，并提取ASF(ρ)分布。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

步驟1中得到電流分量I(m)具體為：

對(duì)采樣后的信號(hào)i(n)作離散傅里葉變換，公式為：