[发明专利]一种低空大气波导超视距效应评估方法

说明书

本发明公开了一种低空大气波导超视距效应评估方法，包括如下步骤：步骤1，区域大气波导特征参数预报：步骤2，波导水平分布指数计算：步骤3，极限频率计算：步骤4，低空大气波导指数计算：步骤5，低空大气波导超视距效应评估。本发明公开了一种基于数值预报模式和极限频率的大气波导超视距效应评估方法，利用大气波导预报结果和实测信号频率，给出一个能同时反映低空大气波导水平分布、垂直厚度及强度影响因素的指数，用于定量表征低空大气波导空间分布和强弱程度的综合情况，可以简洁高效的评估低空大气波导环境下电波超视距传播能力。

技术领域

本发明属于超视距效应评估领域，特别涉及该领域中的一种基于数值预报模式和极限频率的大气波导超视距环境评估方法。

背景技术

大气波导是一种对流层大气环境中出现的超折射自然现象，与气象条件密切相关。当电磁波受到大气折射影响，其传播路径曲率超过地球曲率时，会被陷获到波导层内，形成大气波导超视距传播。低空大气波导是大气波导的主要类型之一，包括悬空波导和表面波导。表面波导和悬空波导对电磁波的影响频段较宽，频段范围是VHF～Ka频段(30MHz～40GHz)。在低空大气波导环境下，信号可传播到远超视距之外的距离，具备超视距探测、通信、侦察等能力。对低空大气波导环境进行评估有助于充分利用大气波导的超视距效应，提高雷达探测性能，防范干扰，保障通信质量等。

发明专利一种波导超视距雷达(授权公告号：CN103278804B，授权公告日：2017年2月8日)提出了一种波导超视距雷达，通过蒸发波导高度、雷达天线高度等判定雷达超视距性能。发明专利一种波导超视距海浪监测雷达(授权公告号：CN103344957B，授权公告日：2015年10月14日)公开了一种波导超视距海浪监测雷达，包括蒸发波导环境下超视距判定模块和海浪监测模块，通过获取雷达回波获得海浪频率、波长等参数，进行海浪监测。发明专利蒸发波导监测诊断评估方法及装置(公开号：CN1333266C，授权公告日：2007年8月22日)提出了一种应用于大气环境监测和无线电技术领域中的蒸发波导监测诊断评估方法及装置，基于监测的蒸发波导参数和雷达探测范围评估是否具有超视距能力。上述方法利用不同的蒸发波导监测和超视距判定方法评估雷达的超视距能力，取得了很好的应用效果。鉴于海上海况复杂，船只等作业难度大，成本高，耗时长，获取的数据量覆盖范围有限，利用基于数值预报模式的波导预测技术可以很好的克服这些不足。另外，上述专利仅针对海上蒸发波导进行超视距评估，并未涉及低空大气波导。

目前，一般着重从波导强度、厚度、高度、发生概率等方面描述波导特征，但大气波导特征参数很难直接理解大气波导环境对信号传播的影响效应，利用确定性电波传播模型较适用于设定无线电设备的在较小区域内的特定应用，且当实测数据量较大时在波导处理和解释方面较为繁琐。开发一种简洁高效的波导条件下超视距效应评估方法是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于数值预报模式和极限频率的低空大气波导超视距效应评估方法，该方法通过一个低空大气波导指数量化大气波导的空间分布和强弱程度，利用提出的大气波导指数评估其超视距传播效应，提高大气波导环境对电波超视距效应评估的效率。

本发明采用如下技术方案：

一种低空大气波导超视距效应评估方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1，区域大气波导特征参数预报：

首先，利用WRF模式预报获得气象要素，包括温度、湿度和压力；

其次，依据下式计算大气修正折射率：

上式中，M表示大气修正折射率，T表示大气温度，h表示海拔高度，P表示大气压强，e表示水汽压，表达式为：

上式中，U表示相对湿度；