蒸发波导高度水平非均匀性对路径损耗的影响

探讨了对流层波导模型参数的水平非均匀性.利用抛物方程法,通过仿真分析了蒸发波导高度和逆变层基底高度的水平非均匀性对对流层波导条件下电波路径损耗分布的影响.仿真结果表明:某些条件下蒸发波导高度的水平非均匀性不能忽略,并由此提出新的对流层波导模型.此外,还应用新的模型对路径损耗进行了反演.仿真结果显示,新反演模型可以有效改善反演计算的效果.

利用AMSR-E卫星数据反演蒸发波导高度的BP神经网络方法

主要结合P-J模式和全通道AMSR-E卫星数据,利用两种BP神经网络方法对热带海区蒸发波导高度进行了反演研究。(1)利用BP神经网络反演得到的气象参数通过P-J模式计算蒸发高度;(2)利用卫星AMSR-E数据直接反演蒸发波导高度。两种方法得到的与浮标实测参数计算得到的蒸发波导高度之间的相关系数相当,都为0.82左右,均方根差后者比前者小,分别为2.64m和1.89m。利用后一种网络直接反演了南海地区的蒸发波导高度,平均结果与其他文献结果基本一致。

基于ZigBee技术的蒸发波导高度采集系统设计与实现

论文设计实现了基于ZigBee技术的气象参数采集系统,并通过模型计算了蒸发波导高度。ZigBee无线传感网络在家居、工业、医疗等领域应用的发展暗示着它已经成为一种新的技术趋势。为了快速构建气象参数采集无线通信网络,从应用方面着手对ZigBee技术的网络拓扑结构进行研究和介绍。在IAR开发环境下,采用TI公司的Z-STACK协议栈,以CC2530芯片为核心构建了一个由若干节点组成的星型无线传感网络。各终端器利用温湿度传感器DHT11采集温度、湿度数据,气压传感器BMP085采集气压数据,并通过网络汇聚到协调器。实现了基于ZigBee网络的气象参数采集及通信,最终将数据带入P-J模型得到蒸发波导高度。

蒸发波导解析MGB模型适应性研究

介绍了由法国学者提出的解析MGB蒸发波导模型的基本原理。通过计算机仿真分析了气温、海温、相对湿度、风速以及气压对解析MGB蒸发波导模型计算的蒸发波导高度结果的影响。同时从蒸发波导高度的角度,利用近年来海上试验中采集的实测蒸发波导高度数据和参考高度处的气象信息,研究了解析MGB模型在试验海域的适应性。结果显示解析MGB模型在接近中性层结的条件下预报结果较好。

PJ蒸发波导模型与雷达探测距离

蒸发波导是发生在海洋表面的常见现象,蒸发波导的高度和强度对舰载雷达的探测距离有着重要影响。文中分析了海面蒸发波导形成机理,给出了PJ模型的详细计算公式,并根据PJ模型构建了一套蒸发波导与雷达探测威力应用软件系统,用X波段对海搜索雷达与海上配合目标进行模型验证。结果表明:根据PJ蒸发波导模型计算的波导高度与雷达实际探测距离有着一致的结果。

基于ECMWF再分析数据的大气波导分布规律研究

大气波导对电磁波传播有显著的影响,大气波导特征参量分布研究对于分析电磁波传播乃至雷达、通信等电子设备效能具有重要意义,利用ERA-Interim数据计算大气波导特征参量,并用海洋调查期间的低空探空火箭数据计算的大气波导进行了验证,在此基础上用2011—2016年ERA-Interim温度、湿度分层数据统计分析了全球大气波导的发生概率、强度、高度,得出的结论是:大洋东部、大陆西部的信风带是大气波导的高发区,大洋上大气波导的高发区(发生概率>50%)主要有6个,分别是北太平洋海区、南太平洋海区、北大西洋海区、南大西洋海区、北印度洋海区、南印度洋澳大利亚西部海区;同时,存在3个大气波导低发区或无大气波导区(热带辐合带区、北半球中高纬度区、南半球中高纬度区)。这些大气波导高发和低发区的位置、范围、发生概率具有季节变化,北半球MAM季(3—5月)发生概率最高,出现的范围最大,SON季(9—11月)概率最低,出现的范围最小,DJF(12、1、2月)、JJA(6—8月)季节介于两者之间;南半球SON季发生概率最高,出现的范围最大,MAM季概率最低,出现的范围最小。北半球大气波导强度总体上强于南半球大气波导强度,北半球MAM季大气波导较强海域范围最大,强度最强,其次为JJA季,SON季大气波导较强海域范围最小,强度最弱;南太平洋大气波导强度季节变化不明显,强度与北太平洋比均较弱,南大西洋SON季大气波导较强海域范围最大,强度最强,DJF季大气波导较强海域范围最小,强度最弱;北印度洋MAM季大气波导强度强,是大洋上波导最强的海域,大气波导较强海域范围大,JJA季基本没有大气波导。大气波导高度在信风带靠近大陆西岸海域高度较低,随着向西离岸距离增大高度升高,大气波导高发区的波导高度季节变化特征是:北半球在SON、DJF季高度高,波导高度高的区域面积大,MAM、JJA季高度低,波导高度高的区域面积小;南半球在MAM、JJA季高度高,波导高度高的区域面积大,SON、DJF季高度低,波导高度高的区域面积小;其他中低纬度近岸海域大气波导高度较低,大陆包围的内海大气波导高度最低。

蒸发波导RSHMU模型预测性能分析

大气波导能够改变电磁波的正常传播特性,因而得到学界极大关注。当前大气波导研究中所用蒸发波导模型缺乏RSHMU模型的预测性能分析,文中对RSHMU模型的预测方法进行了深入研究。更正了文献中给出的温度剖面稳定度函数表达式,利用正确的剖面稳定度函数,获得了该模型在不同风速以及不同相对湿度条件下的敏感性分析结果。与渤海梯度塔实测数据对比分析表明:该模型预测蒸发波导高度的平均误差为-2.2 m,均方根误差为4.5 m;预测强度的平均误差为1.1 M单位,均方根误差为2.0 M单位。不稳定条件下该模型的高度预测性能优于美国海军研究生院提出的NPS模型,而强度预测性能上二者相当。

改进的蒸发波导RSHMU模型及预测性能分析

针对稳定条件下蒸发波导RSHMU模型过于敏感不便使用的问题,引入BH91关系式、CB05关系式和SHEBA07关系式给出了相关的改进方法,并对不同风速以及不同相对湿度的敏感性进行了分析.结果发现引入稳定条件下的剖面稳定度函数对蒸发波导高度诊断的敏感性改善不大.进一步地,借鉴Paulus给出的订正方法,给出了P-RSHMU蒸发波导模型改进预测方法,有效解决了已有模型稳定条件下的不合理诊断结果.与渤海梯度塔实测数据对比分析表明:稳定条件下P-RSHMU蒸发波导模型预测蒸发波导高度的平均误差为-1.02 m,均方根误差为1.49 m,显著优于已有RSHMU模型.

PJ蒸发波导模型在沿海海区的应用

根据PJ模型构建了基于Windon操作系统的蒸发波导与雷达探测威力应用软件系统;在渤海海域进行为期一个月的试验,使用S波段和C波段对海搜索雷达的探测距离进行比对,结果表明:雷达探测距离随蒸发波导高度增加而增加。

蒸发波导迭代MGB模型适用性研究

对欧洲广泛使用的蒸发波导迭代(Musson-Genon Gauthier and Bruth,MGB)模型进行了研究,在介绍其基本原理的基础上,利用采集的实测数据得到了两种MGB迭代模式在中国海区的适用性结果.数据显示:以蒸发波导高度作为判别标准,MGB1迭代模式在试验海区预测的蒸发波导高度结果要好于MGB2迭代模式,同时也比解析MGB模式计算的波导高度结果更接近于实测值.

PJ蒸发波导模型在沿海岸应用的分析研究

PJ蒸发波导模型根据气象数据和海表温度预测蒸发波导高度及其修正折射率的垂直分布,目前对该模型预测可靠性的验证多数使用开阔海洋的气象数据,而较少使用沿海岸的气象数据。在介绍了PJ蒸发波导模型基本理论方法的基础上,利用实测的沿海岸气象数据和海上微波超视距传播实验中的传播损失观测值分析了PJ蒸发波导模型在沿海岸的适用性。结果表明,PJ蒸发波导模型使用沿海岸表面层气象数据计算出的波导高度高于实测波导高度,当实际的波导高度很低时,模型计算出的波导高度与实测高度相差很大,并且模型对海表温度的测量误差很敏感。

不同气象要素对蒸发波导的影响研究

根据大气边界层理论中Monin-Obukov相似理论,对影响蒸发波导的不同气象要素进行了分析研究。结果发现:中国南海西沙海域海区蒸发波导出现的概率,一般早上出现的概率较高,中午较低;冬季出现概率较高,夏季较低。而中国南海西沙海域海区蒸发波导的高度在其他气象要素条件一定的情况下随月份变化、大气湿度、气海温差、水平风速等的变化有一定的敏感性,大气湿度对蒸发波导高度的影响较大,水平风速影响较小。