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对流层折射模型修正及对应的雷达求高公式

1引言对流层指从地面起到8~18 km处的大气层区域(赤道处对流层顶层约到18 km,两极约到8 km)[1]。对流层通过折射、吸收和产生热噪声等方式影响着电波的传输,而且这几种影响在某种程度上相互关联。对流层折射模型的准确建立对雷达性能的分析,尤其是对目标位置测量有着重要的意义,对地面雷达、机载雷达和空基雷达都有重要的意义。折射的基本问题是预测射线在折射传播媒介中的路径。若已知空间某点的射线方向并处处已知折射率,则可确定整个射线的路径[2]。研究射线特性的几何光学法只在小于波长或约等于波长的距离内折射指数无明显变化的假定下适用,故该方法不能求解全部电波传播问题。射线追踪理论从菲涅尔定律出发,在一些假定下给出了雷达射线追踪的积分式,常用计算机进行数值求解,可用任何函数形式的折射率。Bauer,Mason,Wilson和Bean,Thayer分别提出的折射指数的指数律模型受到一致公认并广为使用,但延展性不强。SBF折射指数模型简单...  (本文共4页) 阅读全文>>

《红外与激光工程》2012年05期
红外与激光工程

一种低仰角对流层折射修正的新方法

0引言随着现代武器系统和导弹试验技术的发展,外测系统需要对一些飞行在地球表面内层空间的飞行目标进行跟踪测量。这些目标高度大多在10 km以下,跟踪测量的仰角一般不超过20°,且有相当一部分时间跟踪测量仰角在5°以下[1-2]。这种情况下,大气折射误差远远大于设备的测量误差,常规的大气折射修正方法,已经不能满足外测设备测控及数据处理精度的需要[3]。尤其是在导弹试验或近地航天器主动段跟踪过程中,观测时间短、数据量少、低仰角跟踪弧段长,有效地利用观测数据非常重要,因此必须对低仰角情况下光电波折射误差进行实时处理,提高数据处理质量。传统的对流层折射积分修正方法以波线传播路径上的地心距为积分变量,在测站的视在仰角比较小时,地心夹角积分中被积函数的分母将趋近于0,会导致修正误差非常大。针对该问题,张玉祥等提出了以测站至目标的射线几何路径为积分变量的修正方法[4],解决了低仰角修正时积分奇异性导致修正误差扩散的难题,有效地提高了低仰角电波折...  (本文共5页) 阅读全文>>

《现代电子技术》2011年22期
现代电子技术

低仰角对流层折射修正快速算法

0引言随着现代武器系统和导弹试验技术的发展,外测系统需要对一些飞行在地球表面内层空间的飞行目标进行跟踪测量。这些目标高度大多在10km以下,跟踪测量的仰角一般不超过20°,且有相当一部分时间跟踪测量仰角在5°以下[1]。这种情况下,大气折射误差远远大于设备的测量误差,常规的大气折射修正方法,已经不能满足外测设备测控及数据处理精度的需要[2]。传统的对流层折射积分修正方法以波线传播路径上的地心距为积分变量获取测站和目标真实的地心夹角,然后根据折射的三角关系计算出真实的测距和仰角,最后计算出修正量[3]。但是,积分修正方法在测站的视在仰角比较小时,地心夹角积分中被积函数的分母将趋近于0,会导致结果误差非常大,不能满足低仰角大气折射修正精度的需要。为避免上述问题,张玉祥提出以射线几何距离为积分变量,便可确定由测站至目标的射线路径,从而计算出大气折射修正量[4]。该方法有效提高了低仰角电波折射修正的精度,但为保证修正精度,该方法又要求取...  (本文共4页) 阅读全文>>

《强激光与粒子束》2018年10期
强激光与粒子束

一种对流层折射误差的实时简化修正方法

对流层大气折射误差存在于各种无线电测量系统和导航系统中,是影响雷达测量定位系统精度的主要因素之一[1]。在忽略电波传播的大气折射效应时,电波是以光速沿直线传播的,而实际工程中直接测量得到的待测目标的仰角、距离以及运动速度等参量均为视在值,必须进行折射误差修正才能确定目标的真实位置,尤其在低仰角时折射效应的影响更加显著。目前对流层折射误差修正中广泛应用的方法主要有射线描迹法和映射函数法,其中射线描迹法是公认精度最高的一种方法,但由于这种方法计算复杂度高,且计算时必须准确获取电波传播路径上空间大气折射率的分布,从而导致计算效率过低,因此在一般工程中应用较少[2]。映射函数法是在基于球对称的假设条件下,将电波传播斜路径上的折射误差看成对流层天顶延迟(ZTD)与映射函数(MF)的乘积,这种方法计算简便且满足大多数工程的精度要求,在GNSS定位中已得到广泛应用[3],目前常用的映射函数主要是尼尔映射函数(NMF)[4]、维也纳映射函数(V...  (本文共6页) 阅读全文>>

《电波科学学报》1997年01期
电波科学学报

对流层折射率起伏的基本规律

1引言在对流层中,除了存在着有规则的空气运动外,还存在着湍流运动。大气中的湍流不仅存在于贴地层中,也存在于高到一二十公里的高空中。云中和云的周围存在着强烈的湍流,即使晴朗的天空也存在着晴空湍流,整个大气运动基本上是处于湍流运动状态。在湍流运动作用下,空气中各种性质不同大小不等的空气漩涡在不停地运动,结果使得在每个确定的空间点上就要产生气温、气压和湿度的起伏,因而也就导致了对流层介电常数及相应的折射指数的起伏。对流层的这种起伏对于微波传播具有十分重要的意义。研究这种起伏对于解决高精度外测系统起伏误差,解决由于大气的影响造成合成孔径成象模糊,大口面天线产生孔径平均,快速无线电通讯系统产生误码等都具有十分重要的作用,常用的惯性较大的气象仪器测量不出这种起伏值,它所测量的是统计平均值。对于十分精密的测量仪器,例如折射车仪,它惯性很小,响应速度很快,可以测量出折射指数的瞬时值。我们研究对流层空气的起伏特性就是使用微波折射车仪作为一种基本测...  (本文共7页) 阅读全文>>

《电波科学学报》1991年03期
电波科学学报

对流层折射与大气辐射之间的归算模式及其验证

日I宣.碑.‘二J 在以前的对流层折射的研究和计算中,根据几何光学的条件,利用斯奈尔定律,沿着射线描迹,得出了不同形式的对流层折射误差计算公式。本文从大气微波辐射的传输过程中所推演出的大气遥感方程出发,根据文中提到的g函数在23.75GHz等频率上随某一高度基本不变的前提下Ls],导出了计算对流层折射弯曲角的归算公式(后文简称模式),并与工作在9.375GHz上的射电望远镜测得的折射误差数据,以及用球面分层计算弯曲角的理论公式 (后文简称理论式)计算的结果进行了比较,证明模式与观测数据、理论计算结果的规律基木上是一致的,本文利用我国平原地区新乡站获取的气象参数,仔细地对模式中出现的系数a、b、c;a,、丫、c,进行了详细的计算,给出了计算这些系数的理论依据和计算结果,其结果是由年平均值,各季度平均值以及相应的曲线组成的,本文介绍的模式形式和系数的计算方法完全适用于各地区的测站,模式中出现与大气辐射亮温有关的项,其换算得到的折射误...  (本文共19页) 阅读全文>>