[發明專利]一種對流層散射傳輸損耗及傳播延遲計算方法

在審

• 申請號: 202210220518.0
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114726433A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 陳西宏;張爽;劉強;胡鄧華;袁迪喆;米新平;李磊;劉屹東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: H04B7/22
• 分類號: H04B7/22;G01W1/00
• 代理公司: 廣東朗乾律師事務所 44291
• 代理人: 楊煥軍

1.一種對流層散射傳輸損耗及傳播延遲計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、通過數值氣象模型獲取散射傳播路徑上的氣象數據；所述數值氣象模型以網格形式存儲氣象數據，水平方向網格間隔為經緯度分辨率，豎直方向網格為等壓面，基于數值氣象模型采用插值法或外推法在獲取指定位置的氣象數據，所述氣象數據包括溫度、比濕度、氣壓、風速；

S2、基于通過數值氣象模型獲取的氣象數據，計算發射天線主軸方向的電磁波傳播路徑和接收天線主軸方向的電磁波傳播路徑；

S3、對發射波束進行橫縱方向的剖分及路徑旋轉，得到各發射子波束的射線路徑，對接收波束進行橫向剖分、路徑旋轉及射線對準，得到有效范圍內的接收子波束的射線路徑，從得到的發射子波束的射線路徑和有效范圍內的接收子波束的射線路徑中截取從發射天線到散射點再到接收天線的路徑，即為散射子波束對流層散射傳播路徑；

S4、計算各子波束公共散射體的體積，所述子波束公共散射體為一條發射子波束和一條接收子波束相交的部分；

S5、計算散射子波束的接收功率及散射子波束的傳播時間；

S6、計算對流層散射傳輸損耗與傳播延遲；

對流層散射傳輸損耗為：其中，P_{r_ij}為序號下標為ij的散射子波束的接收功率，P_t為發射天線的發射功率；

將所有散射子波束的接收功率歸一化，并按升序排列所有散射子波束的傳播時間，得到對流層散射鏈路的歸一化延遲功率譜，即為對流層散射傳播延遲。

2.根據權利要求1所述的對流層散射傳輸損耗及傳播延遲計算方法，其特征在于：所述步驟S1中基于數值氣象模型獲取指定位置的氣象數據的步驟具體如下：

S101、將指定位置的大地高H_g轉換為位勢高其中，為指定位置的緯度，為地球橢球面法向重力，γ_45°為緯度45°的重力加速度的標準值，，為局部地球半徑；

S102、通過比較插值點與數值氣象模型的等壓面的位勢高相對位置關系確定相應的插值方法和外推方法，包括以下三種情況：

(1)插值點位勢高在等壓面內部時，通過插值點的經緯度和位勢高確定數值氣象模型中與插值點鄰近的8個網格點，分別對具有相同經緯度的4組上下相對的兩個網格點向插值點位勢高處插值：

豎直方向上，溫度、比濕度和風速采用線性插值，氣壓采用指數模型插值；

水平方向上，溫度、比濕度、風速、氣壓均采用雙線性差值；

(2)插值點位勢高在等壓面最底層以下時，通過插值點的經緯度和位勢高確定與插值點鄰近的8個網格點，對于8個網格點中的上層等壓面的4個網格點：

水平方向上，使用雙線性插值法獲取插值點在等壓面上對應位置處的氣象參數；

豎直方向上，分別采用以下方法外推計算插值點在等壓面上對應位置處的氣象參數：氣壓使用指數模型，溫度T_j＝T_{v_j}-0.0065h_{g_j}，T_{v_j}為在等壓面上通過水平雙線性插值獲取的溫度，比濕度q_j＝q_{v_j}，q_{v_j}為在等壓面上通過水平雙線性插值獲取的比濕度，風速使用冪定律插值；

(3)插值點位勢高位于等壓面最高層以上時，通過插值點的經緯度和位勢高確定與插值點鄰近的8個網格點，對于8個網格點中的下層等壓面的4個網格點：

水平方向上，使用雙線性插值法獲取插值點在等壓面上對應位置處的氣象參數；

豎直方向上，分別采用以下方法外推計算插值點在等壓面上對應位置處的氣象參數：比濕度為零；氣壓在水平雙線性插值的基礎上使用指數模型外推；溫度和風速分量使用CIRA86國際參考大氣模型獲取。