[发明专利]一种编队内舰载辐射源电磁环境分布特性预测方法

权利要求书

1.一种编队内舰载辐射源电磁环境分布特性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据舰载大功率辐射源安装高度位置和方向性特征，计算大功率辐射源初始场分布；

2)根据辐射源信号特点，建立近海面大气折射率模型；

3)根据多平台系统内辐射源电磁信号传播特点，建立大功率辐射源电磁信号前向传播模型；

4)基于海面电介质特性的Leontovich阻抗边界和近海面大气折射率模型，建立基于混合傅立叶离散算法的编队辐射源电磁信号前向传播模型的快速算法，并计算考虑近海面大气影响的传播衰减因子；

5)根据近海面大气影响的传播衰减因子，计算观测点处的预测场强。

2.根据权利要求1所述的编队内舰载辐射源电磁环境分布特性预测方法，其特征在于，所述步骤1)中计算大功率辐射源初始场分布，具体如下：

首先建立二维无界空间中的格林函数，然后通过此格林函数求得发射天线在自由空间的远场分布，再通过近远场变换，得到辐射源在二维均匀无界空间中的初始场分布，再利用几何光学中的双射线模型将无界空间中的初始场分布转换成地表以上半空间中的场分布，从而最终得到所需的辐射源初始场，计算公式如下：

其中：k₀为自由空间传播常数，A(α)为天线方向图函数，α为天线仰角，R_||or⊥为海面垂直或水平反射系数，反映了海水对编队辐射源电磁信号的反射作用，H_t为天线架设高度。

3.根据权利要求1所述的编队内舰载辐射源电磁环境分布特性预测方法，其特征在于，所述步骤2)中近海面大气折射率模型如下：

其中：N₀为地面折射率，dN/dh为折射率在高度上的梯度，h为高度；

N＝(n-1)×10⁶， (3)

n为大气折射指数，N为折射率。

4.根据权利要求1所述的编队内舰载辐射源电磁环境分布特性预测方法，其特征在于，所述步骤3)中大功率辐射源电磁信号前向传播模型如下：

式中，Q称为伪微分算子，且

其中，k₀＝2π/λ为真空中的传播常数，为媒质折射指数，ε_r＝ε/ε₀为媒质的相对介电常数，ε和ε₀分别为媒质和真空的介电常数。

5.根据权利要求1所述的编队内舰载辐射源电磁环境分布特性预测方法，其特征在于，所述步骤4)中计算传播衰减因子PL的计算公式如下：

PL(x,z)＝|u(x,z)/u₀(x₀,z)|

其中，u为辐射源发射点处的场强分布，u₀为观测点处的场强。

6.根据权利要求5所述的编队内舰载辐射源电磁环境分布特性预测方法，其特征在于，所述步骤4)中，计算传播衰减因子为根据辐射源雷达和观测点相对位置，利用基于混合傅立叶离散算法的二维抛物线算法计算，具体如下：

4.1)利用公式(1)，计算二维抛物线方程法初始场分布；

4.2)计算辅助函数g(x₀,mΔz)

g(x₀,mΔz)＝u(x,m+1)-u(x,m-1)/2Δz+βu(x₀,mΔz)m＝1:N-1

4.3)计算辅助变量C₁(x₀),C₂(x₀)

4.4)利用正弦变化计算变换域函数U(x₀,jp)

4.5)考虑到障碍物的绕射效应，计算U(x₀+Δx,jp)

4.6)进行逆离散正弦变换，求出g(x₀+Δx,mΔz)

4.7)由g(x₀+Δx,mΔz)计算一些中间变量u_p(x₀+Δx,mΔz),

B₁(x₀+Δx),B₂(x₀+Δx)

(a)计算u_p(x₀+Δx,mΔz),

利用后向递归算法求解下列方程

(b)计算B₁(x₀+Δx),B₂(x₀+Δx)

4.8)计算空间步进Δx后的场分布u(x₀+Δx,mΔz)

u(x₀+Δx,mΔz)＝u_p(x₀+Δx,mΔz)+B₁(x₀+Δx)r^m+B₂(x₀+Δx)(-r)^N-m

4.9)考虑空间介质折射项目，计算下一个步进的初始场分布

u(x₀+2Δx,mΔz)|_初始＝exp(jk₀(n-1)Δx)u(x₀+Δx,mΔz)|

4.10)重复步骤4.2)～4.10)迭代步进到拟计算区域处的，获取整个计算区域内的场分布；

4.11)根据迭代后的u(x,z)，计算传播衰减因子PL。