[发明专利]高精度预测低频电波传播特性的双向抛物方程方法

权利要求书

1.高精度预测低频电波传播特性的双向抛物方程方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：输入模型文件；

步骤2：利用平地面公式计算初始位置ρ＝ρ₀处纵向横切面上的磁场H_f(ρ₀,z)，并通过其求解双向抛物方程的前向初始场u_f(ρ₀,z)；

步骤3：结合步骤2计算出来的前向初始场u_f(ρ₀,z)，基于坐标变换模型，采用分布离散傅里叶变换算法，求解计算区域任意位置电波传播的前向场u_f(ρ,z)；

步骤4：结合步骤2计算出来的前向初始场u_f(ρ₀,z)，基于阶梯近似模型，采用SSFT算法，递归的求解由于地形影响对电波传播产生的后向场和由多次反射产生的前向场

步骤5：结合步骤3和步骤4中的传播场结果u_f(ρ,z)、和求出电波传播的总磁场

所述步骤4具体为：

沿ρ轴正方向传播的各个前向场为：

其中，上标τ表示前向场的序号，τ＝0表示电波传播的主传播场，而τ＝1,2,3…则表示由后向场多次反射所产生的前向场，为前向磁场分量；

当电波沿ρ轴正方向传播时，采用SSFT算法即可求得下一位置处的前向场：

将步骤2中求得的前向初始场u_f(ρ₀,z)赋值给若传播路径不含起伏地形，则计算区域仅存在τ＝0时对应的将代入式(8)依次迭代计算出各个位置的场若存在起伏地形，需要考虑后向场影响；

定义沿ρ轴负方向传播的各个后向波函数，即后向场：

其中，表示后向场的序号，每当前向场遇到一个相对于其传播方向的上升阶梯面，就会产生一个后向磁场分量

对应于式(9)的SSFT算法为：

假设前向波沿ρ轴正方向传播到ρ＝ρ_e处存在相对于传播方向的上升阶梯面，由于该上升阶梯面对电波传播的反射作用，前向波分为两部分：继续向前传播的前向波和反射作用产生的后向波；

在上升阶梯面上，根据磁场所满足切向边界条件可以得到后向初始场为：

修正前向场：

其中，τ和都是具体的某一个标号，具体过程为标记为τ的前向波，每遇到一个相对于ρ正方向的上升沿就会产生一个标记为的后向波，并且更新为

假设电波沿ρ轴负方向传播到ρ＝ρ_t处存在相对于传播方向的上升阶梯面，后向波分为两部分：继续向后传播的后向波和由后向波反射产生的前向波；

在上升阶梯面上，根据磁场所满足切向边界条件可以得到后向场多次反射产生的前向场为：

修正后向场：

其中，τ和都是具体的某一个标号；具体过程为标记为的后向波，每遇到一个相对于ρ负方向的上升沿就会产生一个标记为τ的前向波，并且τ更新为τ＝τ+1；

转到式(7)和式(9)继续循环对所有前向场和后向场迭代计算下一步进处的场强，直至步进到计算区域边界；其中，前向场的边界为ρ_max＝N_ρΔρ，后向场的边界为ρ₀；

所述步骤5具体为：

将步骤3和步骤4中的前向场u_f(ρ,z)和多次反射产生的前向场分别代入式(2)和式(7)，分别求出所有存在的前向场H_f(ρ,z)和

将步骤4计算的代入式(9)中，求出所有存在的后向磁场分量

电波传播的总磁场为所有前向磁场分量和后向磁场分量的叠加：

2.根据权利要求1所述的高精度预测低频电波传播特性的双向抛物方程方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

计算区域大小N_ρ×N_z，其中N_ρ为ρ方向的网格数，N_z为z方向的网格数；空间网格步长分别为Δρ和Δz，ρ和z分别表示横向和纵向坐标；ρ₀为初始场位置；源的参数；地面相对介电常数ε_r和电导率σ；地形模型参数。