[发明专利]晴天条件下大气电场建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气电场建模方法，尤其涉及一种晴天条件下大气电场建模方法，属于基于大气电场的环境仿真技术领域。

背景技术

大气电场受大气中各种条件的影响比较大，加之地球上区域环境差异较大。在全球范围内有几大气候区：热带雨林气候、热带季风气候、热带草原气候、热带沙漠气候、亚热带季风和亚热带湿润气候、地中海气候、温带海洋性气候、温带季风气候、温带大陆性气候(包括亚寒带针叶林气候)、极地气候(包括苔原和冰原气候)、高山气候。不同的气候地区具有不同的大气电场特点。加之大气电场受大气湿度、温度、人口建筑密度、工业情况、地震等因素的影响也是很大的。如果只是从气象原理方面进行分析建模，不免会顾忌不了所有的条件。

目前环境仿真领域全球范围内的大气电场建模尚未提出。随着计算机水平的不断发展，虚拟试验在各个领域得到了广泛的应用。在航空航天领域，电场环境是影响飞行器飞行状态的主要因素之一。飞行器通过雷达向大气发出电磁波实现通讯功能，如果是在一个稳定的大气电场环境中，则传输的电磁波受到的影响比较小；如果电磁波在一个波动剧烈的大气电场中传播，那么电磁波接收方则可能会因为剧烈的电场波动而无法接收到较为准确的信息。目前现有大气电场建模存在的问题如下：(1)大气电场建模空间范围不大；目前的大气电场建模大多是设定了许多复杂的具体的外部条件，具有很强的针对性。因此该类模型只是用于一部分空间范围，比如热带雨林气候、热带季风气候、热带草原气候、热带沙漠气候，并不适应于全球范围。(2)大气电场建模空间精度不高；目前针对大气电场所提出的模型很多只是为了说明大气电场在空间范围内的差别特征，其空间精度往往不够高。(3)大气电场时变性特征不明显；目前针对大气电场所提出的模型的时变特征大多只是针对单一的环境变化，对于复杂环境变化的大气时变电场建模并没有涉及。且目前提出的模型所生成的电场数据时间范围不够大，通常只能体现出某一自然现象的发生过程。

根据文献的研究发现晴天条件下大气电场随高度分布的平均曲线，大气电场经验公式为：式中E(z)取V/m为单位，z取km单位，正方向为竖直向下。电场参数：a＝0.591，b＝0.0261，c＝0.124。上式中，E(0)为海拔为0时的电场强度，E(z)为高于海平面高度为z时的电场强度。说明大气电场在海平面到海平面以上30KM内是有规律可循的，空中武器的飞行高度绝大多数也在这一范围内，在这一范围内，进行大气电场建模仿真有利于增加模型的可信度和减小建模的难度。

发明内容

本发明的目的是提出一种晴天条件下全球范围内的大气电场建模方法，以解决针对现有的大气电场建模空间范围不大，精度不高，时变性特征不明显的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

本发明所述的晴天条件下大气电场建模方法，是按照以下步骤实现的：

步骤一、晴天条件下0海拔年平均大气电场建模；

步骤二、晴天条件下0海拔大气电场时变特性建模，包括：

步骤二一、晴天条件下大气电场季节变化建模，将一年分成夏半年，即5月到10月，冬半年，即11月到次年4月两部分，分别对夏半年和冬半年的年平均0海拔电场强度的求解；

步骤二二、晴天条件下一天内任意时刻0海拔大气电场建模。

本发明的有益效果是：

本发明结合电场背景知识进行电场模型的构建和优化，提出一种基于时间空间点查找的晴天条件下大气电场建模方法，该方法分析总结了大气电场的年变化和日变化规律。按照建模方法，生成特定时空范围内的电场环境数据库，对电场建模精度进行了分析。保证了在充分保证电场模型的大气范围密度的前提下，有效地就大气电场的时变特性进行仿真。在拥有足够的大气电场测试数据的情况下：

1、根据0海拔年平均大气电场建模模型和大气电场经验公式能够生成经度-180～180度，纬度-90～90度，海拔高度0～30km范围内的空间任意点的电场数据；

2、本发明根据0海拔年平均大气电场建模模型能够生成空间精度为100m的数据库；

3、本发明根据观测数据和大气电场的时变模型能够生成全球范围内过去时间段任意时刻(年/月/日/小时/分钟)的电场数据，本发明提出的电场模型生成电场数据能够反映出大气电场的日变化规律和季节变化规律；

4、本发明可生成符合特定环境特性的某一时空范围内的大气电场数据库，为飞行器配置环境特性参数，便于虚拟试验，提出了电场建模精度的分析方法。

附图说明

图1为具体实施方式一中大气电场一日内变化特性曲线；