基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法与实验
基于不同天线高度雷达海杂波的蒸发波导反演
基于不同天线高度雷达海杂波的蒸发波导反演张金鹏;吴振森;赵振维;王波【摘要】The key factors affecting ocean evaporation duct inversion from radar sea clutter are analyzed, and a dual-parameter modified refractivity profile for evapora- tion duct is modeled. A method for improving the inversion precision is introduced. Because the sea clutters from different antenna heights carry different duct informa- tion, the improved inversion model for evaporation duct is constructed using radar clutters from changeable antenna heights, with the antenna servo system em- ployed. Through duct inversion comparisons with the case of fixed antenna height, the high inversion stability and precision of this model are confirmed.%分析了影响雷达海杂波反演海洋蒸发波导的几个关键因素，建立了蒸发波导修正折射率剖面的两参数模型，提出了一种提高蒸发波导反演精度的方法。
由于天线高度不同时，雷达接收的海杂波携带的波导特征信息不同，基于天线伺服系统，建立了可调天线高度雷达系统的两参数蒸发波导反演模型。
基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法与实验
基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法与实验大气波导是指通过大气传导的电磁波的现象，其在雷达和GNSS（全球导航卫星系统）等无线通信中具有重要的应用。
为了提高雷达信号和GNSS信号的接收质量和精度，研究人员开展了基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法与实验。
首先，雷达杂波是雷达接收信号中的噪声和干扰成分。
在大气波导中，雷达杂波的特性与大气密度、温度、湿度等因素有关。
通过对雷达杂波的分析和处理，可以获取大气波导的相关信息。
例如，利用雷达杂波的功率谱密度分布，可以推断出大气中的折射率剖面，从而得到大气的温度和湿度分布。
此外，雷达杂波的偏振特性也可以提供关于大气波导中的电磁波传播方式的信息。
其次，GNSS信号是由卫星发送并经由大气传导到达地面接收器的信号。
在大气波导中，GNSS信号会受到大气折射、散射、延迟等影响。
通过对GNSS信号的分析和处理，可以获取大气波导的相关信息。
例如，利用GNSS信号经过大气延迟的测量值，可以推断出大气中的湿度分布，从而对气象预报和天气监测提供参考。
基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法可以结合两者的优势，实现对大气波导特性的全面解析。
通过同时利用雷达杂波和GNSS信号的数据，可以获得更准确和完整的大气波导信息。
例如，可以通过同时使用雷达杂波和GNSS信号的功率谱密度分布进行双模态反演，进一步提高大气密度、温度和湿度的精度。
此外，还可以利用雷达杂波和GNSS信号的相位信息进行反演，得到大气中的折射率剖面。
为了验证基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法的有效性，研究人员进行了一系列的实验。
实验中，他们利用雷达和GNSS接收设备对大气波导中的电磁波进行观测和记录。
然后，他们分析和处理观测数据，提取出雷达杂波和GNSS信号的相关特征，并进行反演计算。
最后，他们与气象观测数据进行对比和验证，评估反演结果的准确性和可靠性。
总结起来，基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法与实验是一项重要的研究领域。
用雷达海杂波反演蒸发波导的蚁群算法
第１ 期
四 川 兵 工 学 报
２ ０ １ ３年 １月
【 信息科学与控Ｓ Ｕ Ｔ程】
广仃 田 昂
田
达 海 杂 波 反 演 蒸 发 波导 的 蚁群 算 法
程 焕 ， 谢 洪森 ， 孙 大 军 ， 甄 兴仁 。
（１ ． 海军航空工程 学院 青岛校 区航空 电子系 ， 山东 青 岛 ２ ． 中国人 民解放军 ９ ２ ３ １ ３部队气象 台 ， 辽宁 兴城 ３ ． 中国人 民解放 军 ９ ２ ８ ５ ３部 队， 辽宁 兴城 ２ ６ ６ ０ ４ １ ；
Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｇ Ｈ ｕ ａ ｎ ， Ｘ Ｉ Ｅ Ｈ ｏ ｎ ｇ — ｓ ｅ ｎ ，Ｓ Ｕ Ｎ Ｄ ａ － ｊ ｕ ｎ ， Ｚ Ｈ Ｅ Ｎ Ｘ ｉ ｎ ｇ — ｒ ｅ ｎ
（ １ ．Ｎ ａ ｖ ａ ｌ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ０ ４ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．９ ２ ３ １ ３ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｏ ｆ Ｐ Ｌ Ａ，Ｘ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ １ ２ ５ １ ０ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ．９ ２ ８ ５ ３ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｏ ｆ Ｐ Ｌ Ａ，Ｘ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ １ ２ ５ １ ０ ６， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
１ ２ ５ １ ０ ４；
１ ２ ５ １ ０ ６ ）
摘要 ： 针对传统算法在实 现雷达海杂波反演蒸 发波 导参数 时表 现 出寻优慢 、 收敛 早熟 的现象 ， 引入 了具有 更好 寻优 力 的蚁群算 法来实现反演过程 。分析了利用雷达 海杂 波反演 大气 波导 的基 本原 理流程 ； 列 出 了用 于 函数 优化 的蚁 群算法 的原理 。将 蚁群算法与雷 达海 杂波反演大气波导 的思路 相结合 ， 完成 了对蒸发波导的反演 。 关键词 ： 蒸发波导 ；蚁群算法 ；反演 ； 折射 率
海上低空大气波导的遥感反演及数值模拟研究
海上低空大气波导的遥感反演及数值模拟研究海上低空大气波导的遥感反演及数值模拟研究一、引言海上低空大气波导是指在海上的低空大气中，由海面、大气和海底组成的波导环境。
海上低空大气波导具有较低的传播损耗和波导损耗，因此被广泛应用于海上油田、舰船通信和海底地震监测等领域。
由于海面的变化以及气象因素的影响，海上低空大气波导的传播特性十分复杂且难以准确预测。
因此，通过遥感反演和数值模拟来研究海上低空大气波导的传播特性，并深入分析其机理，对于完善海上通信和监测系统、提高数据传输和地震监测等方面具有重要意义。
二、遥感反演研究遥感是通过对目标进行光、电、声等传感器的观测，不接触目标物体的直接测量手段。
海上低空大气波导的遥感反演主要基于电磁波传播的原理，通过对波导环境中的电磁波传播特性进行观测，推断出大气参数的分布情况。
1. 遥感观测系统海上低空大气波导的遥感观测系统包括雷达系统、卫星遥感系统和无线电系统等。
其中，雷达系统可以通过对电磁波的发射和接收，测量大气参数如风速、湿度和温度等；卫星遥感系统可以通过接收卫星回传的数据，获取海面温度和海洋表面风场等信息；无线电系统则通过信号的传输情况，推断大气参数的分布。
2. 遥感数据分析遥感数据分析是对获取的数据进行处理和分析，从而获得海上低空大气波导的传播特性。
一般包括对数据的预处理、反演算法的选择以及结果的验证等步骤。
常用的反演算法包括基于统计学原理的最小二乘法和基于模型的变分法等。
三、数值模拟研究数值模拟是通过数学方法模拟大气波导的传播过程，并利用计算机进行求解。
在海上低空大气波导的数值模拟研究中，主要包括模型构建、参数设定、边界条件的设定以及数值求解等方面。
1. 模型构建模型构建是数值模拟的基础，需要根据波导环境的特性来确定模型。
海上低空大气波导的模型主要考虑海面、大气和海底的特性，如海面的波浪高度和方向、大气的湿度和温度分布以及海底的地形和介质特性等。
2. 参数设定参数设定是数值模拟的关键，需要将海上低空大气波导的传播特性转化为数学模型中的参数。
大气波导中电磁波传播及反演关键技术
大气波导中电磁波传播及反演关键技术大气波导中电磁波传播及反演关键技术引言：大气波导是指大气对电磁波的传播起到导波作用的现象。
在大气中，电磁波的传播不仅受到大气参数的影响，还受到地形、建筑物等环境因素的干扰，使得电磁波的传播路径复杂多样。
本文将探讨大气波导中电磁波的传播特性以及反演关键技术，旨在加深对大气波导影响因素的理解，并为科研工作者提供借鉴。
一、电磁波在大气波导中的传播特性1. 大气参数的影响：大气参数如大气温度、湿度、压力等对电磁波的传播有显著影响。
其中，温度垂直分布不均匀容易引发折射现象，从而改变电磁波的传播路径。
湿度主要影响电磁波的衰减，过高的湿度会导致电磁波被吸收，从而影响信号的传播距离。
而气压主要影响大气的密度，进而影响电磁波的传播速度。
2. 地形和建筑物的影响：地形和建筑物会对电磁波的传播路径产生阻隔或反射作用。
地形的起伏不平会导致电磁波的折射和散射，使得信号的强度和传播方向发生变化。
建筑物的高度和密度会对电磁波的传播产生阻隔，形成信号的阴影区。
3. 天气变化的影响：天气变化也会对电磁波的传播造成影响。
例如，气象现象如雷暴、降雨等会产生电磁波的散射和强烈衰减，从而影响信号的传播。
二、大气波导中电磁波反演的关键技术1. 多路径传播模型的建立：由于大气波导中电磁波路径的复杂性，我们需要建立合适的传播模型来描述电磁波在大气中的传播特性。
借助复杂波导理论和多路径传播理论，可以构建电磁波在大气波导中的传播模型，并通过数值模拟等方法获取电磁波的传播路径信息。
2. 数据采集和处理技术：为了反演大气波导中电磁波的传播情况，需要采集大量的实验数据。
数据采集技术包括雷达、卫星和测量仪器等，用于获取电磁波信号的强度、频率等信息。
而数据处理技术则包括信号处理、图像处理等方法，用于提取电磁波传播的相关特征。
3. 逆问题求解算法：将电磁波在大气波导中的传播路径反演为一个逆问题。
逆问题求解算法是关键的技术手段，可借助正则化、最小二乘法、神经网络等方法来解决逆问题。
ADS-B信号在对流层大气波导中的传播性能
ADS-B信号在对流层大气波导中的传播性能
田斌;张厶允;陈子豪;闫孟宝;牟伟琦
【期刊名称】《海军工程大学学报》
【年(卷),期】2024(36)1
【摘要】对流层大气环境存在特殊大气结构“大气波导”,可形成电波超视距传播或产生雷达盲区等。
目前,通过雷达、GNSS信号等可以对大气波导进行一定程度
的反演探测,但均存在一定的不足。
ADS-B信号具有应用范围广、信号密度大、实时性高等特点,为此提出利用ADS-B信号受到不同大气环境影响后能量损耗不同的特点对ADS-B信号与对流层大气环境关联性进行分析研究。
以武汉地区ADS-B
信号数据为例,基于抛物方程传播理论对路径损耗进行仿真分析,并进行了实验验证。
结果表明:ADS-B接收信号与仿真结果存在线性相关性并给出线性表述,为后续利用ADS-B信号反演大气波导提供参考依据。
【总页数】7页(P8-14)
【作者】田斌;张厶允;陈子豪;闫孟宝;牟伟琦
【作者单位】海军工程大学电子工程学院;92581部队;32212部队
【正文语种】中文
【中图分类】TN928
【相关文献】
1.对流层波导中电波传播的抛物方程法及误差分析
2.重力波在中层大气温度波导中的传播模式研究
3.对流层传播研究中的大气探测技术
4.升高的对流层对表面波导中无线电波传播的影响
5.对流层大气波导超视距传播技术研究与展望
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雷达海杂波反演大气波导的改进回溯搜索算法
雷达海杂波反演大气波导的改进回溯搜索算法杨超;陈竞;王一旨;郭立新【摘要】为了克服基本回溯搜索算法在大气波导反演问题中出现的收敛速度慢、容易陷入局部最优的缺点,提出一种基于反向学习机制和正交交叉机制的改进回溯搜索优化算法.该算法利用反向学习机制来选择较好的初始化种群,而正交交叉机制用来帮助算法加强全局搜索能力,避免算法陷入局部最优,从而提高算法的精度.通过常见测试函数的优化问题以及大气波导的反演问题来检验算法的性能.结果表明,所提算法具有较高的精度和较快收敛速度.【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2018(040)008【总页数】7页(P1743-1749)【关键词】雷达杂波信号;大气波导;反演;回溯搜索算法【作者】杨超;陈竞;王一旨;郭立新【作者单位】西安邮电大学理学院,陕西西安710121;西安邮电大学理学院,陕西西安710121;西安邮电大学理学院,陕西西安710121;西安电子科技大学物理与光电工程学院,陕西西安710071【正文语种】中文【中图分类】TN0110 引言海洋低空环境作为海上无线电信息系统工作的媒介,对雷达系统和通信系统的性能具有很大的影响。
由于海洋环境复杂多变,易受大气温度、压强和水汽压等参数的影响,使得大气波导现象的发生成为了可能。
特别是当折射率满足一定条件时,电磁波就会部分地被限制在一定厚度的大气层内形成大气波导传输现象。
大气波导是一种异常的电磁环境,其存在不但会影响雷达的作用距离、形成雷达探测盲区以及导致杂波增强效应[1-3],而且会增大通信系统的传输距离和产生通信盲区等现象。
大气波导的存在极大地影响着海上工作的无线电系统的性能,因此大气波导的准确探测对于无线电系统性能的评估具有重要的意义。
大气波导的传统探测方法包括:利用无线电探空仪、探空火箭等仪器,其均是通过直接测量大气温度、湿度以及大气压来获取大气的折射率剖面。
但是直接测量存在成本高、制约因素多等缺点。
大气水汽探测激光雷达系统仿真与数据反演
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基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法与实验
基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法与实验
摘要：为了精确获取大气中的各种参数信息，本文提出了一种基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法。
该方法结合
了雷达的波导探测技术和GNSS的定位与导航功能，利用大气
中的杂波和GNSS信号进行反演，定量得到大气中的各种参数
信息。
通过实验验证了该方法的有效性和可行性。
关键词：雷达杂波、GNSS、大气波导、反演方法、实验验证
1. 引言
大气中的波导现象对通信、导航和天气预报等领域都具有重要的影响。
而了解和掌握大气波导现象需要准确获取大气中的各种参数信息，这对于科学研究和实际应用具有重要意义。
现有的大气参数探测方法存在一些局限性，如精度不高、成本较高等问题。
因此，寻找一种新的反演方法成为了研究的热点。
2. 方法介绍
本文提出了一种基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法。
该方法利用雷达的波导探测技术和GNSS的定位与导航功能相
结合，通过对大气中的杂波和GNSS信号的分析，可以获得大
气中的各种参数信息。
具体步骤如下：
（1）雷达杂波分析：通过对雷达接收到的杂波进行分析，可以得到大气中的一些信息，例如湿度、温度等。
雷达杂波的强度与大气中的参数存在一定的关系，通过对雷达接收到的不同强度的杂波进行分析，可以获得大气中的参数信息。
（2）GNSS信号分析：利用GNSS系统的定位与导航功能，可以获取GNSS信号的强度和多普勒频移等信息。
通过对GNSS
信号的分析，可以获得大气中的速度、湍流等参数信息。
（3）反演算法：将雷达接收到的杂波强度和GNSS信号的强度、多普勒频移等信息输入到反演算法中，利用数学模型和算法对大气中的参数进行反演计算，得到更加精确的大气参数值。
3. 实验设计与结果分析
为了验证该方法的有效性和可行性，进行了一系列的实验。
实验选取了几个不同地点的雷达和GNSS站点，采集了一段时间内的杂波和GNSS信号数据。
通过对数据的处理和分析，得到了大气中的参数信息。
实验结果表明，该方法能够较为准确地反演出大气中的各种参数信息。
4. 结论
本文提出了一种基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法，并通过实验验证了该方法的有效性和可行性。
该方法将雷达的波导探测技术和GNSS的定位与导航功能相结合，能够获得更加精确的大气参数信息。
该方法在科学研究和实际应用中具有重要的意义和价值。
本文提出了一种基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法，并通过实验验证了该方法的有效性和可行性。
实验结果表明，通过对雷达接收到的不同强度的杂波进行分析和对GNSS 信号的分析，可以获得大气中的参数信息，如速度、湍流等。
通过将杂波强度和GNSS信号的强度、多普勒频移等信息输入到反演算法中，可以更加精确地计算得到大气参数值。
该方法能够较为准确地反演出大气中的各种参数信息，具有重要的意义和价值。
在科学研究和实际应用中，该方法可以为大气观测和气象预测提供有力的支持。