海杂波反演大气波导的模拟退火算法

摘要

近海面大气波导是一种异常大气结构。可以使电波在较小的衰减下实现电波超视距传播，严重影响了雷达、通信、侦察等基于电磁传播的无线电系统。因此实时预测雷达工作区内的大气折射率参数在研究雷达、通信、侦察等问题中具有重要的理论指导和实用价值。 本文介绍了大气波导的形成、分类以及大气波导对电磁波传播的影响，归纳了大气波导预测预报方法：利用大气边界层理论模拟了蒸发波导环境中不同大气层结的修正折射率剖面；介绍了GIT模型以及计算海水介电常数的经验公式，讨论了海水介电常数与水温、盐度、电波频率的关系，以及其对电波传播的影响。通过对亥姆霍兹方程的分析求得了大气折射指数不均匀分布时电磁波满足的抛物方程（PE），并用分布傅立叶算法和离散混合傅立叶算法（DMFT）求解了抛物方程，得到了波导中的电磁场分布；介绍AREPS用于计算传播损耗的软件模块，分别用基于PE的离散混合傅立叶算法和AREPS软件计算了不同大气波导中的传播损耗。根据模拟退火算法，利用海杂波数据对两种类型大气波导进行反演，并对反演过程、误差和收敛速度进行了仿真分析；利用实测海杂波数据进行反演，表明反演剖面曲线和实测剖面曲线拟合较好。

目录

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第一章绪论

§1.1研究的背景和意义

§1.2国内外研究概况

§1.3本文主要研究内容

第二章海上大气波导的参数特性、分类与测量

§2.1海上大气波导理论

§2.1.1海上大气波导的特征参量及出现条件

§2.1.2海上大气波导的分类、形成原因及相对应的大气过程

§2.2海上大气波导对雷达通讯系统的影响

§2.3大气环境参数的预测方法

§2.4本章小结

第三章波导模型、海杂波理论及海面介电常数

§3.1波导模型

§3.1.1蒸发波导模型

§3.1.2蒸发波导层内电波传播的极限频率和穿透角

§3.1.3表面波导模型

§3.2海杂波特性及模型

§3.2.1海面参数描述

§3.2.2海杂波特性

§3.2.3海杂波经验模型

§3.2.4海杂波的回波功率

§3.3海水介电常数及其对电波传播影响

§3.3.1海水的介电常数

§3.3.2海水介电常数对电波传播的影响

§3.4本章小结

第四章海上大气波导电波传播损耗

§4.1抛物方程

§4.1.2分步傅里叶解法(SSFT)

§4.1.3阻抗边界的离散混合傅立叶解法(DMFT)

§4.2边界条件，初始场及电波传播损耗

§4.2.1截断边界条件

§4.2.2初始场

§4.2.3波导中的电波传播损耗

§4.2.4波导对电波传播的影响

§4.3 AREPS软件计算波导中电波传播损耗

§4.3.1 AREPS(Advanced Refractive Effection System)软件介绍

§4.3.2 AREPS计算波导内电波传播损耗

§4.4本章小结

第五章 模拟退火算法反演大气波导理论和算例

§5.1反演方法综述

§5.1.1常用的反演算法

§5.1.2反演的一般步骤

§5.2模拟退火算法

§5.2.1模拟退火算法原理

§5.2.2模拟退火算法流程

§5.3反演算例

§5.3.1仿真反演算例

§5.3.2蒸发波导实测数据反演结果

§5.4本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士期间科研与发表论文情况