本申請涉及信息與通信
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體的說是涉及一種用于反演蒸發(fā)波導(dǎo)的海雜波功率計算方法和裝置。
背景技術(shù)：
：對流層波導(dǎo)對無線通信以及雷達(dá)系統(tǒng)有很大影響，如降低無線電系統(tǒng)的性能；導(dǎo)致雷達(dá)探測失敗等。而高濕地區(qū)更是對流層波導(dǎo)的高發(fā)區(qū)域，如，海面上的對流層波導(dǎo)。海面上的對流層波導(dǎo)包括：蒸發(fā)波導(dǎo)、表面波導(dǎo)和懸空波導(dǎo)。其中，表面波導(dǎo)既可能發(fā)生在海洋環(huán)境中，也可能發(fā)生在陸地環(huán)境中。同時，研究發(fā)現(xiàn)在世界海洋范圍的出現(xiàn)概率高達(dá)80％以上，在我國海域的出現(xiàn)概率也高達(dá)85％以上，有些地區(qū)甚至更高。因此，實時探測海上蒸發(fā)波導(dǎo)具有重大意義。目前，利用雷達(dá)海雜波反演蒸發(fā)波導(dǎo)等對流層波導(dǎo)(RFC，refractivityfromclutter)是當(dāng)前國內(nèi)外研究熱點。RFC是通過建立電波傳播拋物方程模型，計算得到不同修正折射率條件下的雷達(dá)海雜波功率，將其與實際接收到的雷達(dá)海雜波功率進行擬合，最終輸出滿足要求的蒸發(fā)波導(dǎo)修正折射率剖面。然而基于RFC反演表面波導(dǎo)的過程中，雷達(dá)海雜波功率的理論計算結(jié)果會受到雷達(dá)海雜波的角頻率、環(huán)境參數(shù)等多種因素影響，從而使得計算出的雷達(dá)海雜波功率存在偏差，進而影響到蒸發(fā)波導(dǎo)修正折射率剖面的準(zhǔn)確性。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N用于反演蒸發(fā)波導(dǎo)的海雜波功率計算方法和裝置，以降低海雜波理論計算值所存在的偏差，進而提高確定出的蒸發(fā)波導(dǎo)修正折射率剖面的準(zhǔn)確性。為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：一種用于反演蒸發(fā)波導(dǎo)的海雜波功率計算方法，包括：獲取雷達(dá)發(fā)射參數(shù)以及待分析海雜波傳播路徑上的海雜波信息，其中，所述海雜波信息至少包括所述海雜波的傳播距離以及海雜波傳播方式信息；當(dāng)根據(jù)所述海雜波傳播方式信息確定出所述海雜波為經(jīng)蒸發(fā)波導(dǎo)傳播的海雜波時，根據(jù)所述傳播距離，從預(yù)置的海雜波功率計算模型集合中，匹配用于計算在所述傳播距離處的海雜波功率的目標(biāo)計算模型；根據(jù)所述雷達(dá)發(fā)射參數(shù)以及所述海雜波信息，并采用所述目標(biāo)計算模型，計算所述海雜波在所述傳播距離處的海雜波功率。優(yōu)選的，所述根據(jù)所述傳播距離，從預(yù)置的海雜波功率計算模型集合中，匹配用于計算在所述傳播距離處的海雜波功率的目標(biāo)計算模型，包括：當(dāng)所述傳播距離小于預(yù)設(shè)距離時，將所述海雜波功率計算模型集合中的第一計算模型作為所述目標(biāo)計算模型；當(dāng)所述傳播距離大于或等于所述預(yù)設(shè)距離時，將所述海雜波功率計算模型集合中的第二計算模型作為所述目標(biāo)計算模型；其中，所述第一計算模型與所述第二計算模型不同；第一計算模型中假設(shè)掠射角隨所述傳播距離的變化對所述歸一化雷達(dá)散射截面無影響，并將歸一化雷達(dá)散射截面設(shè)置為預(yù)設(shè)常數(shù)。優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)距離為20千米。另一方面，本申請還提供一種用于反演蒸發(fā)波導(dǎo)的海雜波功率計算裝置，包括：數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取雷達(dá)發(fā)射參數(shù)以及待分析海雜波傳播路徑上的海雜波信息，其中，所述海雜波信息至少包括所述海雜波的傳播距離以及海雜波傳播方式信息；模型選取單元，用于當(dāng)根據(jù)所述海雜波傳播方式信息確定出所述海雜波為經(jīng)蒸發(fā)波導(dǎo)傳播的海雜波時，根據(jù)所述傳播距離，從預(yù)置的海雜波功率計算模型集合中，匹配用于計算在所述傳播距離處的海雜波功率的目標(biāo)計算模型；計算單元，用于根據(jù)所述雷達(dá)發(fā)射參數(shù)以及所述海雜波信息，并采用所述目標(biāo)計算模型，計算所述海雜波在所述傳播距離處的海雜波功率。優(yōu)選的，所述模型選取單元，包括：第一模型選取單元，用于當(dāng)所述傳播距離小于預(yù)設(shè)距離時，將所述海雜波功率計算模型集合中的第一計算模型作為所述目標(biāo)計算模型；第二模型選取單元，用于當(dāng)所述傳播距離大于或等于所述預(yù)設(shè)距離時，將所述海雜波功率計算模型集合中的第二計算模型作為所述目標(biāo)計算模型；其中，所述第一計算模型與所述第二計算模型不同；第一計算模型中假設(shè)掠射角隨所述傳播距離的變化對所述歸一化雷達(dá)散射截面無影響，并將所述歸一化雷達(dá)散射截面設(shè)置為預(yù)設(shè)常數(shù)。優(yōu)選的，所述第一模型選取單元以及第二模型選取單元中的所述預(yù)設(shè)距離為20千米。經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，當(dāng)確定出該海雜波為經(jīng)蒸發(fā)傳播的海雜波時，根據(jù)海雜波的傳播距離，來選取計算海雜波在該傳播距離處的目標(biāo)計算模型，從而選取掠射角等因素對該傳播距離處的海雜波功率計算值的影響最小的計算模型，有利于降低海雜波功率理論計算值所存在的偏差，進而有利于提高該海雜波功率計算該傳播距離處的海雜波功率的目標(biāo)計算模型，從而可以提高確定出的蒸發(fā)波導(dǎo)修正折射率剖面的準(zhǔn)確性。附圖說明為了更清楚地說明本申請實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1示出了本申請一種用于反演蒸發(fā)波導(dǎo)的海雜波功率計算方法一個實施例的流程示意圖；圖2示出了10個不同大氣修正折射率水平非均勻條件下，海雜波高度h1隨傳播距離的變化示意圖；圖3示出了在7個大氣修正折射率初值條件下蒸發(fā)波導(dǎo)hd沿水平方向的分布；圖4示出了本申請一種用于反演蒸發(fā)波導(dǎo)的海雜波功率計算裝置一個實施例的流程示意圖。具體實施方式下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。參見圖1，其示出了本申請一種用于反演蒸發(fā)波導(dǎo)的海雜波功率計算方法一個實施例的流程示意圖，本實施例的方法可以包括：101，獲取雷達(dá)發(fā)射參數(shù)以及待分析海雜波傳播路徑上的海雜波信息。該雷達(dá)發(fā)射參數(shù)是與發(fā)射該海雜波的雷達(dá)系統(tǒng)相關(guān)的參數(shù)，如該雷達(dá)發(fā)射參數(shù)可以包括發(fā)射天線增益、雷達(dá)系統(tǒng)總功耗等等。其中，海雜波信息為與該傳播路徑上反射回來的海雜波相關(guān)的參數(shù)信息。該海雜波信息中至少包括海雜波的傳播距離以及海雜波傳播方式信息。該海雜波的傳播距離為海面上反射該海雜波的位置點距離該發(fā)射天線的距離。該海雜波的傳播方式信息表明該海雜波是經(jīng)表面波導(dǎo)傳播還是經(jīng)蒸發(fā)波導(dǎo)傳播。獲取該傳播方式信息的方式可以與現(xiàn)有方式相同，如該傳播方式信息可以通過接收反射回的海雜波所用的信道來確定。當(dāng)然，為了能夠計算海雜波功率，該海雜波信息還可以包括現(xiàn)有技術(shù)中用于計算海雜波功率所需的其他參數(shù)信息，如海雜波頻率等?？梢岳斫獾氖?，雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射海雜波后，可以選取出待分析海雜波傳播路徑，并對傳播路徑上反射回來的海雜波進行分析，而該海雜波傳播路徑上反射回來海雜波可以包含多個位置點反射回來的海雜波，也就是說該傳播路徑上會存在多個傳播距離所對應(yīng)的海雜波。但是，對于該傳播路徑上任意一處傳播距離處的海雜波，均可以采用本實施例的方法計算其功率。102，當(dāng)根據(jù)該海雜波傳播方式信息確定出該海雜波為經(jīng)蒸發(fā)波導(dǎo)傳播的海雜波時，根據(jù)該傳播距離，從預(yù)置的海雜波功率計算模型集合中，匹配用于計算在該傳播距離處的海雜波功率的目標(biāo)計算模型。其中，該預(yù)置的海雜波功率計算模型集合中包含有多個用于計算經(jīng)蒸發(fā)波導(dǎo)傳播的海雜波功率的計算模型，且不同的計算模型所適用的傳播距離不同。當(dāng)確定出該海雜波傳播方式為經(jīng)蒸發(fā)波導(dǎo)傳播的海雜波時，則從預(yù)置的用于計算蒸發(fā)波導(dǎo)的計算模型集合中，基于該海雜波的傳播距離，可以從改計算模型集合中選取用于計算該傳播距離處的海雜波功率的計算模型。其中，在該海波傳播路徑上反射回來的海雜波的傳播距離不同，則所選取出的計算模型有可能不同。其中，為了便于區(qū)分，將確定出的海雜波功率計算模型稱為目標(biāo)計算模型。103，根據(jù)該雷達(dá)發(fā)射參數(shù)以及該海雜波信息，并采用該目標(biāo)計算模型，計算該海雜波在該傳播距離處的海雜波功率。確定出目標(biāo)計算模型后，基于雷達(dá)發(fā)射參數(shù)以及海雜波信息便可以計算該傳播距離處的海雜波功率。本申請的發(fā)明人通過對反演蒸發(fā)波導(dǎo)中，計算雷達(dá)海雜波功率的過程進行研究的過程中發(fā)現(xiàn)：海雜波功率的計算會與歸一化雷達(dá)散射截面有關(guān)。其中，歸一化雷達(dá)散射截面具有隨著傳播距離變化的特性，且其受到海雜波的頻率和掠射角，以及風(fēng)速、大氣修正折射率等環(huán)境參數(shù)等多種因素影響，但其中掠射角對歸一化雷達(dá)散射截面的影響最大。然而目前現(xiàn)有計算蒸發(fā)波導(dǎo)的海雜波功率過程中，為了簡化計算會忽略該掠射角隨海雜波傳播距離變化的特性，從而忽略對掠射角對歸一化雷達(dá)散射截面的影響，將該歸一化雷達(dá)散射截面視為常數(shù)，導(dǎo)致計算出的海雜波功率存在較大偏差。基于對現(xiàn)有計算海雜波功率的分析，并結(jié)合本申請的發(fā)明人通過對不同頻率、天線高度、大氣修正折射率等條件下海雜波功率的研究得出結(jié)論：當(dāng)海雜波的傳播距離不同時，掠射角等對歸一化雷達(dá)散射截面以及傳播因子的影響不同。也就是說，經(jīng)蒸發(fā)波導(dǎo)傳播的海雜波的傳播距離不同時，掠射角對海雜波功率理論計算值的影響程度也會有所不同。因此，發(fā)明人基于研究結(jié)果，確定出計算海雜波功率時，根據(jù)海雜波傳播距離選取適合計算該傳播距離處的海雜波功率的計算模型，以降低計算出的海雜波理論計算值所存在的偏差?？梢姡诒旧暾垖嵤├?，當(dāng)確定出該海雜波為經(jīng)蒸發(fā)傳播的海雜波時，根據(jù)海雜波的傳播距離，來選取計算海雜波在該傳播距離處的目標(biāo)計算模型，從而選取掠射角等因素對該傳播距離處的海雜波功率計算值的影響最小的計算模型，有利于降低海雜波功率理論計算值所存在的偏差，進而有利于提高該海雜波功率計算該傳播距離處的海雜波功率的目標(biāo)計算模型，從而可以提高確定出的蒸發(fā)波導(dǎo)修正折射率剖面的準(zhǔn)確性。需要說明的是，本申請實施例RFC反演的目標(biāo)函數(shù)不同，該目標(biāo)函數(shù)所涉及到的海雜波功率計算模型也就不相同。本申請實施例中，該海雜波功率計算模型集合中包含了目標(biāo)函數(shù)下的海雜波功率計算模型。發(fā)明人對雷達(dá)海雜波反演蒸發(fā)波導(dǎo)的進一步研究發(fā)現(xiàn)：計算海雜波功率的過程中如果考慮歸一化雷達(dá)散射截面隨著傳播距離的變化，那么在計算過程中就需要考慮到以上多種因素對該歸一化雷達(dá)散射截面的影響，而掠射角對歸一化雷達(dá)散射截面的影響較大，且掠射角的計算過程又尤為復(fù)雜。同時，掠射角也會影響到計算海雜波功率過程中傳播因子。因此，如果計算該海雜波傳播路徑上的所有海雜波功率均需要考慮到掠射角則會導(dǎo)致計算過程復(fù)雜。而發(fā)明人經(jīng)研究得出結(jié)論：在海雜波傳播距離小于一定距離時，掠射角對海雜波功率的計算影響較小，可以不計入該掠射角的影響，將歸一化雷達(dá)散射截面參數(shù)設(shè)為常數(shù)；相應(yīng)的，在海雜波傳播距離大于該一定距離時，則需要不可以忽略該掠射角的影響。具體的，當(dāng)該海雜波的傳播距離小于預(yù)設(shè)距離時，將該海雜波功率計算模型集合中的第一計算模型作為所述目標(biāo)計算模型；當(dāng)所述傳播距離大于或等于該預(yù)設(shè)距離時，將該海雜波功率計算模型集合中的第二計算模型作為所述目標(biāo)計算模型；其中，該第一計算模型與所述第二計算模型不同；第一計算模型中假設(shè)掠射角隨所述傳播距離的變化對所述歸一化雷達(dá)散射截面無影響，將該歸一化雷達(dá)散射截面設(shè)置為預(yù)設(shè)常數(shù)?？蛇x的，基于發(fā)明人的研究，所述預(yù)設(shè)距離可以設(shè)為20千米?？梢岳斫獾氖?，在以上任意一個實施例中，該第一計算模型可以為現(xiàn)有的任意適用于將歸一化雷達(dá)散射截面設(shè)為常數(shù)的計算模型，在該計算模型中忽略掠射角對歸一化雷達(dá)散射截面以及海雜波功率計算的。而該第二計算模型也可以為現(xiàn)有技術(shù)中考慮掠射角對歸一化雷達(dá)散射截面以及海雜波功率計算結(jié)果的影響的計算公式?？蛇x的，該第一計算模型可以包括：在傳播距離r處的海雜波功率Pc(r)的理論計算公式一：Pc(r)=Pc′(dB)+(P‾obs(dB)-P‾c′(dB));]]>(公式一)其中，Pc′(dB)=10log[PtG2λ2F4(4πr)3Ls(θBcτ2secθ)]]]>其中，為在該海雜波傳播路徑上所有海雜波的實測功率的均值，為所述海雜波傳播路徑上所有Pc′(dB)理論計算值的均值；Pt為發(fā)射所述海雜波的雷達(dá)發(fā)射功率，G為發(fā)射所述海雜波的雷達(dá)系統(tǒng)的天線增益，λ為雷達(dá)頻率對應(yīng)的波長，Ls為該雷達(dá)系統(tǒng)的總損耗，θB為該雷達(dá)系統(tǒng)中天線3dB波束寬度，τ為該雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射的脈沖寬度；F(r)為在該傳播距離r處的傳播因子；c為自由空間光速，取為3×108m/s；θ為所述海雜波在所述傳播距離r處對應(yīng)的掠射角，且secθ取值為1?？梢?，在該第一計算模型中將該歸一化雷達(dá)散射截面視為常數(shù)，沒有計入掠射角隨著傳播距離變化的特性對該歸一化雷達(dá)散射截面的影響。因此嗎，在該第一計算模型中包含的海雜波功率計算公式中并沒有包含該歸一化雷達(dá)散射截面這個參數(shù)，而該歸一化雷達(dá)散射截面的具體取值可以有多種，可以根據(jù)實際需要進行設(shè)定。可選的，在本申請以上任意一個實施例中，該第二計算模型可以包括：在傳播距離r處的海雜波功率Pc(r)的理論計算公式二：Pc(r)=PtG2λ2F4(r)(4πr)3Ls(σ0θBcτ2secθ)]]>(公式二)其中，Pt為發(fā)射該海雜波的雷達(dá)發(fā)射功率，G為發(fā)射該海雜波的雷達(dá)系統(tǒng)的天線增益，λ為雷達(dá)頻率對應(yīng)的波長，Ls為所述雷達(dá)系統(tǒng)的總損耗，θB為所述雷達(dá)系統(tǒng)中天線3dB波束寬度，τ為雷達(dá)發(fā)射的脈沖寬度；F(r)為在所 述傳播距離r處的傳播因子；c為自由空間光速，取為3×108m/s；θ為所述海雜波在該傳播距離r處對應(yīng)的掠射角，且由于海表面掠射角均小于1°，則secθ取值為1；其中，該傳播距離r處的掠射角θ為采用曲面波譜的譜功率估計法，并基于優(yōu)化方法對譜功率進行優(yōu)化得到譜功率最大時所對應(yīng)的角度。其中，σ0為該傳播距離處的歸一化雷達(dá)散射截面，其計算公式為：σ0=σ0,GIT(r,θ)F4std(r′);]]>(公式三)其中，σ0,GIT(r,θ)為根據(jù)在該傳播距離r處對應(yīng)的掠射角以及該傳播距離，并利用喬治亞洲學(xué)院(GIT，GeorgiaInstituteofTechnology)模型計算得到的海表面歸一化散射截面；F4std(r′)是在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下相同掠射角θ對應(yīng)距離r′上計算得到的雙程傳播因子；其中，ae為等效地球半徑，ht為發(fā)射天線海拔高度。由以上計算海雜波功率的計算公式二以及相關(guān)公式，可以將該公式三代入到公式二中，將公式二簡化為如下公式：Pc(r)=PtG2λ2F4(r)(4πr)3Ls(σ0,GIT(r,θ)Fstd4(r′)θBcτ2)]]]>(公式四)由此可見，在該公式中，只有σ0,GIT(r,θ)和與掠射角相關(guān)外，其它參數(shù)均為已知的參數(shù)，因此，基于該公式三可以分析在傳播距離、天線高度、海雜波高度等不同時，掠射角對該海雜波功率的影響，具體可以參見后續(xù)推理不同參數(shù)情況下，掠射角對海雜波功率的理論推導(dǎo)以及仿真介紹。由第一計算模型以及該第二計算模型中的公式可知，在這兩個計算模型中c為自由空間光速，取為3×108m/s是已知，雷達(dá)發(fā)射功率Pt，天線增益G，雷達(dá)系統(tǒng)的總損耗Ls，雷達(dá)系統(tǒng)中天線3dB波束寬度θB，雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射的脈沖寬度τ等都為雷達(dá)相關(guān)的已經(jīng)參數(shù)，可以從雷達(dá)發(fā)射參數(shù)中確定。而對于這其中涉及到的掠射角、σ0,GIT(r,θ)以及該傳播距離r處的傳播因子F(r)的計算方式則可以采用現(xiàn)有任意確定這三個參數(shù)的方式。如，基于現(xiàn)有的該曲面波譜的譜功率估計方法確定掠射角，為了便于理解，下面對基于曲面波譜的譜功率估計進行簡單介紹：應(yīng)用曲面波譜時，若同時考慮入射波和反射波，譜功率BCWS(θ)的計算公式如公式五：BCWS(θ)=Σl=1Nrwlul(e-jφl(θ)+Γ(θ)ejφl(θ))]]>(公式五)在公式四中φl(θ)為海拔高度zl處的相位差，其計算公式如公式流：φl(θ)=∫z1z1kv(z,θ)dz;]]>(公式六)其中，ω為雷達(dá)頻率對應(yīng)的角頻率，c為電波在真空中的傳播速度；m(z)為等效海表面高度z處大氣修正折射指數(shù)；m(z1)為等效海表面高度z1處大氣修正折射指數(shù)；zl＝lΔz(l＝1,2…Nr)，Δz為采樣間隔，且Nr取滿足kv(z,θ)≥0時的最大值，且Nr小于θBW為零點到零點的波束寬度；其中αmax是有效的拋物方程對全場近似的錐形角最大值。譜估計法的原理是利用二維空間中的場分布，求得整個海雜波傳播路徑上每個位置處的譜功率，利用優(yōu)化方法搜索得到的每個傳播距離處譜功率最大時所對應(yīng)的角度即為該位置處的掠射角。對于某一個傳播距離所對應(yīng)的位置點而言，譜功率是由該位置處整個空間海雜高度上的功率與θ決定的，通過對θ在一定范圍內(nèi)進行優(yōu)化，而確定出譜功率最大時所對應(yīng)的θ。當(dāng)然，具體優(yōu)化過程與現(xiàn)有對譜功率進行優(yōu)化的過程相似，在此不再贅述。而對于該第二計算模型中的σ0,GIT(r,θ)直接根據(jù)GIT模型便可以確定出來，為了便于理解也對GIT模型進行簡單介紹，如下分別給出在水平極化和垂直極化條件下對應(yīng)的σ0h,GIT和σ0v,GIT的計算公式：其中，定義以下參量：a=(14.4λ+5.5θ)havλ]]>(公式七)q=1.1(λ+0.02)0.4]]>(公式八)其中，λ和θ與前面參數(shù)含義相同，即λ為雷達(dá)頻率對應(yīng)的波長，θ為掠射角。其中，hav為平均浪高(單位：m)，其計算公式為：νw為風(fēng)速(單位：m/s)。Ga=a4a4+1]]>(公式九)GM＝exp{0.2(1-2.8θ)(λ+0.015)-0.4cosψ}(公式十)Gw=(1.94vw1+vw/15.4)q]]>(公式十一)其中ψ為天線觀測方向和風(fēng)速的夾角(單位：弧度)。則σ0h,GIT＝10log(3.9×10-6λθ0.4GaGMGw)(公式十二)σ0v,GIT=σ0h,GIT-1.73ln(hav+0.015)+3.76ln(λ)+2.46ln(θ+0.0001)+22.21GHz≤f<3GHzσ0h,GIT-1.05ln(hav+0.015)+1.09ln(λ)+1.27ln(θ+0.0001)+9.703GHz≤f≤10GHz]]>(公式十三)另外，對于第一計算模型以及第二計算模型中的傳播因子F(r)可根據(jù)天線高度ht、天線3dB波束寬度θB、天線仰角、天線方向圖函數(shù)等和大氣修正折射率參數(shù)M，應(yīng)用拋物方程法計算得到。限于篇幅限制，在此不再贅述拋物方程法的具體公式。為了能夠更加直觀的理解到本申請的有益效果，并證明本申請的方法成立的理論基礎(chǔ)，該推導(dǎo)過程以計入掠射角隨傳播距離的變化的特性的計算公式來推導(dǎo)，為了便于介紹，下面的推導(dǎo)基于本申請中第二計算模型為公式二為例，來介紹發(fā)明人確定出的不同傳播距離，天線高度以及海雜波高度對掠射角的影響，以及在該不同傳播距離，天線高度以及海雜波高度下，掠射角對海雜波功率的影響。而由于該公式二可以簡化為公式三，則計算海雜波功率可以直接引用公式三。(一)、下面對不同參數(shù)取值對掠射角的影響進行推導(dǎo)：為全面探討大氣修正折射率對掠射角的影響，分別討論大氣修正折射率M的水平非均勻特性和M的初值(即傳播距離為0千米處取值)對掠射角的影響。1、大氣修正折射率M水平非均勻特性對掠射角靈敏度影響①、構(gòu)建M的二維空間分布。表1其中，蒸發(fā)波導(dǎo)在x＝0km處垂直剖面參數(shù)取為：蒸發(fā)波導(dǎo)高度hd＝15m，研究M的水平非均勻特性時，將該hd視為水平非均勻模型的初值。根據(jù)修正折射率水平方向模型生成方法，可得到圖2中的10個hd水平非均勻樣本，將其作為M沿水平方向上的分布。由此，可得到傳播路徑上每個位置處蒸發(fā)波導(dǎo)的垂直剖面，即獲得M的10個海撥高度—傳播路徑二維空間分布。盡管在此水平非均勻模型下開展仿真，且波導(dǎo)高度較低利于計算，但研究過程中根據(jù)蒸發(fā)波導(dǎo)垂直剖面按比例設(shè)置發(fā)射天線高度。所以所得結(jié)論不失一般性，可以擴展至任意高度范圍分布波導(dǎo)高度、任意天線高度的情況。②、計算θ其中，需要說明的是，表1中的頻率f是指雷達(dá)發(fā)射頻率，為了將該雷達(dá)發(fā)射頻率均簡稱為頻率?；诠轿逯凶V功率BCWS(θ)的計算公式，分別計算表1中所有天線高度、頻率和①中每個M組合條件下，傳播距離上每個傳播距離所對應(yīng)的位置處掠射角θ的值，由此分析M水平非均勻性特性對θ的影響?；谝陨系姆治鲆约唉扔嬎憬Y(jié)果，對不同頻率、天線高度和M水平非均勻特性條件下，θ隨傳播距離變化進行仿真。③計算由于10km內(nèi)電波受環(huán)境等因素的影響較大，通常討論10km以遠(yuǎn)范圍θ的變化。因此，由②中的計算結(jié)果，求整個傳播路徑上的掠射角的均值計算基于以上分析以及的計算結(jié)果，可以得出相應(yīng)的仿真結(jié)果。具體的，可以對在頻率f＝10GHz時，不同天線高度條件下改變M水平非均勻特性所得的分布；以及天線高度ht＝80m時，不同頻率條件下M水平非均勻特性對的影響的仿真。2、M初值對掠射角影響的研究思路基于表1中的雷達(dá)環(huán)境參數(shù)，探討M初值對掠射角影響，具體如下：①M的二維空間分布按比例調(diào)整蒸發(fā)波導(dǎo)在x＝0km處垂直剖面的參數(shù)hd＝15m，分別變化且任取一個圖2中的水平非均勻特性樣本，可得到7個初值條件下hd沿水平方向的分布，見圖3。由此，可得到傳播路徑上每個位置處蒸發(fā)波導(dǎo)大氣修正折射率的垂直剖面，即獲得M的7個海撥高度—傳播路徑二維空間分布。②計算θ由基于公式五中譜功率BCWS(θ)的計算公式計算表1中所有天線高度、海雜波頻率和①中每個M組合條件下，計算θ沿路徑的分布。由此分析M初值對θ的影響。③計算由②中的計算結(jié)果，求整個路徑上的均值同樣，對于M初值對掠射角影響的仿真，也是對不同頻率，天線高度和M初值條件下，掠射角隨傳播距離的變化進行仿真；同時對頻率f＝10GH時，不同天線高度ht和M初值條件下計算所得的分布進行仿真；以及對ht＝16m時，不同頻率和M初值條件下計算得到的的分布進行仿真。獲取以上仿真結(jié)果以便后續(xù)分析，鑒于篇幅的限制，不一一羅列。3、結(jié)果分析由M水平非均勻特性對掠射角影響的仿真結(jié)果的分析，可以得出：，θ隨傳播路徑變化趨勢，與圖2相應(yīng)M水平非均勻特性沿傳播路徑變化趨勢具有較好的一致性。f和ht對該一致性的影響較??；θ變化范圍為[0.29°,0.46°]，盡管變化范圍較小，但由不同水平非均勻特性計算得到的θ間差值與θ具有相同數(shù)量級。因此，M水平非均勻特性對θ的影響不可忽略。由圖3可以得出，受ht/hd和f的影響較小。由對不同頻率，天線高度和M初值條件下，掠射角隨傳播距離的變化進行仿真可以得出：θ隨傳播路徑變化趨勢與圖3中相應(yīng)M水平非均勻特性沿傳播路徑變化趨勢具有較好的一致性。M初值、f和ht對該一致性的影響較小。由對頻率f＝10GH時，不同天線高度ht和M初值條件下計算所得的分布，以及對ht＝16m時，不同頻率和M初值條件下計算得到的的分布進行仿真的仿真結(jié)果可以得出：隨M初值增大而增大，受ht/hd和f的影響較小。綜上，蒸發(fā)波導(dǎo)條件下，M水平非均勻特性決定了θ沿傳播路徑變化趨勢。M初值、f和ht均對θ沿路徑的變化趨勢影響較小。(二)、下面研究蒸發(fā)波導(dǎo)條件下掠射角對海雜波功率的影響由不同條件下得到的掠射角，探討掠射角對歸一化雷達(dá)散射截面σ0和海雜波功率的影響。具體研究如下：1、掠射角對海雜波功率影響(1)M水平非均勻特性對海雜波功率的影響基于表1中的雷達(dá)環(huán)境參數(shù)，探討M水平非均勻特性引入掠射角的變化對海雜波功率的影響。具體研究思路如下。①計算σ0計算表1中所有天線高度和頻率組合條件下標(biāo)準(zhǔn)大氣傳播因子Fstd，并借個(一)中M不同水平非均勻特性條件下掠射角的計算結(jié)果，由公式(3)計算σ0。②計算傳播因子F基于(一)中生成的10個M水平非均勻特性，計算表1中所有天線高度和頻率組合條件下的傳播因子F。③計算假設(shè)σ0為常數(shù)時的海雜波功率假設(shè)σ0為常數(shù)，基于②之計算結(jié)果，計算路徑上第i個位置處的海雜波功率Pc,indp,i。④計算考慮掠射角時的海雜波功率基于①和②，由公式(4)計算傳播路徑上第i個位置處的的海雜波功率Pc,cws,i。⑤結(jié)果評價為研究方便，選取Pc,indp,i和Pc,cws,i在10km處的計算值，分別作為這兩種方法計算結(jié)果的參考值，由此給出兩種方法所得計算結(jié)果。此外，考慮到10km內(nèi)雜噪比隨機性較強，不考慮該范圍內(nèi)海雜波功率的變化。由下式計算Pc,indp,i和Pc,cws,i沿路徑的差值δ(及其平均差值由此評價掠射角對海雜波功率的影響程度。δ=|Pc,cws,i-Pc,indp,i|δ‾=Σi=1N|Pc,cws,i-Pc,indp,i|N]]>(公式十四)其中，N為水平方向上10km到最大計算距離處的采樣點個數(shù)。(2)M初值對海雜波功率的影響基于表1中的雷達(dá)環(huán)境參數(shù)，探討M初值引入掠射角的變化對海雜波功率的影響。具體研究思路如下。①計算σ0計算表1所有天線高度和頻率組合條件下標(biāo)準(zhǔn)大氣傳播因子Fstd，并結(jié)合(一)中M不同初值條件下掠射角的計算結(jié)果，計算σ0。同時，對不同頻率、天線高度時M不同初值條件下的σ0進行仿真，以得到相應(yīng)的仿真圖。②計算傳播因子F③計算假設(shè)σ0為常數(shù)時的海雜波功率Pc,indp,i。④計算考慮掠射角時的海雜波功率基于①和②，由公式(4)計算傳播路徑上第i個位置處的海雜波功率Pc,cws,i。計算Pc,indp,i和Pc,cws,i差值δ和其沿傳播路徑的平均差值將其作為評價掠射角對海雜波功率的影響程度的標(biāo)準(zhǔn)?；谌缟系挠嬎?，對不同頻率、天線高度時M不同水平非均勻特性條件下，σ0隨傳播距離變化進行仿真。同時，對基于前面得到的10個M水平非均勻特性計算得到的σ0進行仿真。同時，對不同頻率、天線高度和M水平非均勻特性條件下，計算得到的功率差值δ，不同條件下計算的海雜波功率平均差值分布進行仿真，得到相應(yīng)的仿真結(jié)果。需要說明的是，限于篇幅的限制，在本申請實施例中并沒有附上對掠射角對海雜波功率過程中仿真得到仿真圖，但是進行仿真得到仿真圖是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的?；谌缟?二)所涉及的計算以及仿真，可以得到如下結(jié)論：對于對不同頻率、天線高度和M水平非均勻特性條件下，σ0隨傳播距離變化的仿真結(jié)果，以及對不同頻率、天線高度和M水平非均勻特性條件下，θ隨傳播距離變化的仿真結(jié)果，可以得出，σ0沿傳播路徑的變化趨勢與θ沿傳播路徑的變化趨勢具有較好的一致性。f和ht對該一致性的影響較小。由對不同頻率、天線高度和M水平非均勻特性條件下，σ0隨傳播距離變化的仿真結(jié)果還可以得出，由不同水平非均勻特性計算得到的σ0間差值與σ0具有相同數(shù)量級。因此，M水平非均勻特性對σ0的影響不可忽略。由圖2可以得出，10km-100km區(qū)間內(nèi)線簇較粗，且δ隨距離增大而增大，變化范圍為[0,14]dB。因此，M水平非均勻特性導(dǎo)致的掠射角變化對海雜波功率的影響不能忽略。由對10個不同M水平非均勻特性條件下分布仿真結(jié)果可以得出：固定ht，受f的影響較小。由對不同頻率、天線高度時7個不同M初值條件下的σ0的仿真結(jié)果，以及不同頻率、天線高度時7個不同M初值條件下的θ可以得出：σ0沿傳播路徑的變化趨勢與θ沿傳播路徑的變化趨勢具有較好的一致性。因此，M初值、f和ht對該一致性的影響較小。由對不同頻率、天線高度時7個不同M初值條件下的δ可以得出，δ整個傳播路徑上線簇均較細(xì)。因此，M初值引入的掠射角的變化對海雜波功率的影響較小。由對不同條件下計算得到的功率差值的分布仿真可以得出，不同天線高度和M初值組合條件下、不同頻率和M初值組合條件下，變化范圍均較小。因此，M初值引入的掠射角的變化對海雜波功率的影響較小。綜上，蒸發(fā)波導(dǎo)條件下，f和ht引入的掠射角變化對海雜波功率的影響較小，M水平非均勻特性引入的掠射角變化對海雜波功率的影響不能忽略；由M初值引入的掠射角變化對海雜波功率的影響較小。基于上述研究結(jié)論，開展蒸發(fā)波導(dǎo)條件下RFC反演時，如果忽略M水平非均勻特性，則反演過程中可不計掠射角，即采用第一計算模型計算海雜波功率；反之，若考慮M水平非均勻特性，則反演過程中必須考慮掠射角，即采用第二計算模型計算海雜波功率。由此，結(jié)合以上結(jié)論以及大量計算得出：蒸發(fā)波導(dǎo)條件下，考慮M水平非均勻特性時，計入掠射角的反演結(jié)果好于不計入掠射角。綜合以上研究結(jié)論，開展蒸發(fā)波導(dǎo)條件下RFC反演時，得出以下選取海雜波功率計算方法的結(jié)論：根據(jù)海雜波功率所對應(yīng)的傳播距離反演計算的距離等，決定計算時是否計入M水平非均勻特性；如果海雜波傳播距離較近(如小于20千米)，則不考慮M水平非均勻特性，反演過程中不計掠射角，即采用第一計算模型計算海雜波功率；如果還在保的傳播距離較遠(yuǎn)(如大于或等于20千米)，則考慮M水平非均勻特性，則反演過程中必須考慮掠射角，即采用第二計算模型計算海雜波功率。對應(yīng)本申請的一種用于反演蒸發(fā)波導(dǎo)的海雜波功率計算方法，本申請還提供了一種用于反演蒸發(fā)波導(dǎo)的海雜波功率計算裝置。參見圖4，其示出了本申請一種用于反演蒸發(fā)波導(dǎo)的海雜波功率計算裝置一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例的裝置可以包括：數(shù)據(jù)獲取單元401，用于獲取雷達(dá)發(fā)射參數(shù)以及待分析海雜波傳播路徑上的海雜波信息，其中，所述海雜波信息至少包括所述海雜波的傳播距離以及海雜波傳播方式信息；模型選取單元402，用于當(dāng)根據(jù)所述海雜波傳播方式信息確定出所述海雜波為經(jīng)蒸發(fā)波導(dǎo)傳播的海雜波時，根據(jù)所述傳播距離，從預(yù)置的海雜波功率計算模型集合中，匹配用于計算在所述傳播距離處的海雜波功率的目標(biāo)計算模型；計算單元403，用于根據(jù)所述雷達(dá)發(fā)射參數(shù)以及所述海雜波信息，并采用所述目標(biāo)計算模型，計算所述海雜波在所述傳播距離處的海雜波功率?？蛇x的，所述模型選取單元，可以包括：第一模型選取單元，用于當(dāng)所述傳播距離小于預(yù)設(shè)距離時，將所述海雜波功率計算模型集合中的第一計算模型作為所述目標(biāo)計算模型；第二模型選取單元，用于當(dāng)所述傳播距離大于或等于所述預(yù)設(shè)距離時，將所述海雜波功率計算模型集合中的第二計算模型作為所述目標(biāo)計算模型；其中，所述第一計算模型與所述第二計算模型不同；第一計算模型中假設(shè)掠射角隨所述傳播距離的變化對所述歸一化雷達(dá)散射截面無影響，并將所述歸一化雷達(dá)散射截面設(shè)置為預(yù)設(shè)常數(shù)?？蛇x的，所述第一模型選取單元以及第二模型選取單元中的所述預(yù)設(shè)距離為20千米?？蛇x的，在以上實施例中，所述第一計算模型包括：在傳播距離r處的海雜波功率Pc(r)的理論計算公式一：Pc(r)=Pc′(dB)+(P‾obs(dB)-P‾c′(dB));]]>其中，Pc′(dB)=10log[PtG2λ2F4(4πr)3Ls(θBcτ2secθ)]]]>其中，為所述海雜波傳播路徑上所有海雜波的實測功率的均值，為所述海雜波傳播路徑上所有Pc′(dB)理論計算值的均值；Pt為發(fā)射所述海雜波的雷達(dá)發(fā)射功率，G為發(fā)射所述海雜波的雷達(dá)系統(tǒng)的天線增益，λ所述雷達(dá)頻率對應(yīng)的波長，Ls為所述雷達(dá)系統(tǒng)的總損耗，θB為所述雷達(dá)系統(tǒng)中天線3dB波束寬度，τ為所述雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射的脈沖寬度；F(r)為在所述傳播距離r處的傳播因子；c為自由空間光速，取為3×108m/s；θ為所述海雜波在所述傳播距離r處對應(yīng)的掠射角，且secθ取值為1；所述第二計算模型包括：在傳播距離r處的海雜波功率Pc(r)的理論計算公式二：Pc(r)=PtG2λ2F4(r)(4πr)3Ls(σ0θBcτ2secθ);]]>其中，Pt為發(fā)射所述海雜波的雷達(dá)發(fā)射功率，G為發(fā)射所述海雜波的雷達(dá)系統(tǒng)的天線增益，λ為雷達(dá)頻率對應(yīng)的波長，Ls為所述雷達(dá)系統(tǒng)的總損耗，θB為所述雷達(dá)系統(tǒng)中天線3dB波束寬度，τ為雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射的脈沖寬度；F(r)為在所述傳播距離r處的傳播因子；c為自由空間光速，取為3×108m/s；θ為所 述海雜波在所述傳播距離r處對應(yīng)的掠射角，且secθ取值為1；其中，所述傳播距離r處的掠射角θ為采用曲面波譜的譜功率估計法，并基于優(yōu)化方法對譜功率進行優(yōu)化得到譜功率最大時所對應(yīng)的角度；σ0為該傳播距離處的歸一化雷達(dá)散射截面，其計算公式為：σ0=σ0,GIT(r,θ)F4std(r′);]]>其中，σ0,GIT(r,θ)為利用喬治亞洲學(xué)院GIT模型計算得到的在傳播距離r處的海表面歸一化散射截面，F(xiàn)4std(r′)是在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下相同掠射角θ對應(yīng)距離r′上計算得到的雙程傳播因子；其中，ae為等效地球半徑，ht為發(fā)射天線海拔高度。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3