[發明專利]一種海洋環境電波傳導特性獲取方法

有效

• 申請號: 202110309413.8
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113141223B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 王豪
• 申請（專利權）人: 北京軍懋國興科技股份有限公司
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;G06F17/13;G06F17/14
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 鄭麗紅

本發明提供一種海洋環境電波傳導特性獲取方法，決現有海洋環境電波傳導算法較為復雜及數值穩定性較差的問題。該方法包括：步驟一、通過海洋表面數據獲取表面邊界阻抗特性和高度步長；步驟二、獲取場衰減函數初始場條件；步驟三、構建輔助函數和離散輔助函數；步驟四、獲取特解輔助函數；步驟五、獲取中間因子；步驟六、獲取場衰減函數；步驟七、獲得不同高度步進數和距離步進數的衰減函數值；步驟八、獲取傳播場分布函數，獲得場強。本發明方法采用前向—后向差分代替傳統的中心差分方法，克服Alpha盲點的問題，提高了算法的穩定性和精度，同時以一階差分方法擬合阻抗邊界條件，對減少算法復雜度提高計算效率有重要意義。

技術領域

本發明涉及電波傳播領域，具體涉及一種海洋環境電波傳導特性獲取方法。

背景技術

海洋環境主要包括海洋地理、地質、水文、氣象和海洋空間電磁環境等。受海洋環境各要素的影響，電波傳播需涉及折射、反射、繞射和透射等不同的傳播方式。研究海洋環境下電波傳播問題時，需涉及電磁波理論、大氣科學、傳輸理論等諸多領域，雷達、通信、數據鏈、定位系統、電子對抗和遙感遙測等無線電系統應用時需對無線電波的傳播特性進行分析。研究海洋環境的變化特點及其對無線電波傳播的影響機理，需建立以海洋環境氣象要素、海洋環境大氣折射要素和海洋環境動態海面及地形要素為主要影響因子的海洋環境電波傳播預測模型和雷達探測性能評估模型。

基于民用領域的需求，現有研究人員致力于高效電波傳播特性預測算法的研究，建立了許多電波傳播預測模型，主要為經統計分析實測數據后歸納出的經驗模型、在嚴格電磁理論基礎上推導出的確定性模型和半經驗半確定性模型三類。

DockeryG D和Kuttler J R在文章An improved impedance boundary algorithmfor Fourier split-step solutions of the parabolic wave equation中提出了中心差分離散混合傅里葉變換算法，利用二階中心差分方程擬合阻抗邊界條件的一階微分方程，而后通過構造輔助函數將SSFT變換轉換為單邊離散正弦變換求解，該方法較好的解決了復雜邊界條件下的電波傳播問題，但是在解決動態阻抗邊界條件和考慮海面粗糙度及不規則地形等混合邊界條件對電波傳播的影響時比較困難。

針對動態海洋表面和不規則地形組成的下表面邊界條件下的電波傳播問題，Dockery、Donohue和Kuttler等人對下表面邊界阻抗條件問題作了大量研究，在Dockery GD,Kuttler J R.An improved impedance boundary algorithm for Fourier split-stepsolutions of the parabolic wave equation[J].IEEE Transactions on Antennas andPropagation,1996,44(12):1592-1599中，提出了基于分步傅立葉變換法的離散混合傅立葉變換(Discrete Mixed Fourier Transform，DMFT)拋物方程法，可處理動態海面和不規則地表邊界條件下的電波傳播問題。然而DMFT模型在粗糙海面等動態阻抗邊界條件下，隨掠射角、電波頻率、海面風速變化，存在數值振蕩的問題。此時，Radio Science,2002,37(2):1-11.Janaswamy提出了一種處理阻抗邊界條件的改進算法，Kuttler J R,JanaswamyR.Improved Fourier transform methods for solving the parabolic waveequation[J].在該文章中，算法更具穩定性，但是算法較為繁瑣。