电磁波在大气波导环境中的传播特性及基于遗传算法的反演研究

摘要

本文对大气波导的环境特性参数描述、大气波导中电磁波的传输特性及其利用海杂波等基于遗传算法反演蒸发波导参数进行了系统地研究。研究了大气波导的形成、参数特征以及大气波导对电磁波传播的影响；利用射线描迹技术对标准大气、大气波导环境中的电波射线传播路径进行了仿真。分析了发射天线在波导层内、外时波导对射线的陷获情况；系统地分析了光滑海面和粗糙海面边界情形的抛物型方程以及该方程的离散混合傅立叶变换算法（DMFT），并对粗糙海面上的离散混和傅立叶分步算法（DMFT）进行了改进，深入分析了粗糙海面环境中电波传播的重点、难点问题，即略入射角的计算问题、“BigV”问题、初始场及上、下边界等问题理论和方法研究。分析了粗糙海面条件下风速，频率等对传输损耗的影响；最后，利用海杂波及GPS散射信号基于遗传算法反演了蒸发波导剖面。

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第一章绪论

§1.1研究背景和意义

§1.2国内外研究概况、水平和发展

§1.3论文的主要研究内容

第二章大气波导基本特征及其折射率模型

§2.1大气波导的形成及类型

§2.2描述大气波导的参量

2.2.1陷获频率

2.2.2穿透角

§2.3修正折射率模型

2.3.1标准大气修正折射率剖面

2.3.2折射率参数模型

§2.4小结

第三章基于射线追踪法的传播模拟

§3.1大气波导中的射线描迹

3.1.1程函方程

3.1.2射线方程

§3.2几种典型大气波导中的射线描迹

§3.3小结

第四章大气波导环境中基于抛物型方程的电波传播理论

§4.1 PE方法简介

§4.2抛物型方程

4.2.1抛物型方程的推导

4.2.2抛物方程的分步傅立叶变换(SSFT)解

4.2.3抛物方程的离散混合傅立叶变换(DMFT)解

§4.3初始场和上边界条件

4.3.1初始场

4.3.2上边界条件

§4.4光滑和粗糙海面上的传播模拟

4.4.1光滑海面上的传播模拟

4.4.2粗糙海面上的传播模拟

§4.5小结

第五章基于遗传算法反演蒸发波导剖面

§5.1雷达海杂波的正向模式

5.1.1雷达海杂波的回波功率

§5.2反演算法及过程

5.2.1反演算法

5.2.2反演过程

§5.3利用海杂波的反演折射率剖面

§5.4利用GPS海面散射信号反演折射率剖面

5.4.1修正KA近似法

5.4.2利用GPS海面散射信号反演的折射率剖面

§5.5小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的科研情况