基于雷達(dá)雜波和GNSS的大氣波導(dǎo)反演方法與實驗.pdf

1、本文從電磁波的大氣波導(dǎo)傳播理論出發(fā),圍繞雷達(dá)雜波和GPS海面散射信號反演大氣波導(dǎo)的理論與方法以及驗證實驗開展了相關(guān)研究,其主要研究成果如下:
　　 1、系統(tǒng)分析了大氣波導(dǎo)的基本結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理以及大氣波導(dǎo)的極限頻率和穿透角；利用拋物方程(PE)算法和射線追蹤(RT)算法分析了電磁波在大氣波導(dǎo)中的傳播特性,并將拋物方程算法的計算結(jié)果與AREPS軟件的計算結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果具有很好的一致性,為雷達(dá)雜波和GPS海面散射信號反演大氣波導(dǎo)提

2、供理論依據(jù)和支持；
　　 2、研究了單波段雷達(dá)雜波反演大氣波導(dǎo)的相關(guān)理論,并用實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗證,在此基礎(chǔ)上,提出了多波段雷達(dá)雜波反演大氣波導(dǎo)的多目標(biāo)優(yōu)化反演算法；以10525和24150MHz的雙頻雷達(dá)雜波為例,首次將基于帶精英策略的非支配排序算法的多目標(biāo)遺傳算法(NSGA-Ⅱ)和多目標(biāo)優(yōu)化差分進(jìn)化算法(MODE)引入到多波段雷達(dá)雜波反演大氣波導(dǎo)技術(shù)中,并用單參數(shù)的蒸發(fā)波導(dǎo)模型和四參數(shù)的表面波導(dǎo)模型反演進(jìn)行仿真分析；
　

3、　 3、給出了雷達(dá)雜波反演大氣波導(dǎo)中的三種目標(biāo)函數(shù)模型,并深入研究了不同天線高度和不同雷達(dá)頻率時三種目標(biāo)函數(shù)隨大氣波導(dǎo)參數(shù)的變化特性；詳細(xì)分析了三種目標(biāo)函數(shù)模型情況下不同雷達(dá)頻率和天線高度對反演結(jié)果精度的影響；詳細(xì)分析了多波段雷達(dá)雜波反演大氣波導(dǎo)的多目標(biāo)優(yōu)化反演算法在抗噪性和提高反演精度方面的優(yōu)勢；
　　 4、以拋物方程算法為基礎(chǔ),根據(jù)雙基地雷達(dá)方程和GPS信號的前向散射特性對GPS海面散射信號進(jìn)行建模,詳細(xì)分析了GPS海面散

4、射信號在蒸發(fā)波導(dǎo)、表面波導(dǎo)和水平不均勻波導(dǎo)情況下的傳播特性,從理論上證明了利用GPS海面散射信號反演大氣波導(dǎo)的可行性；研制了用于接收和檢測GPS海面散射信號的高靈敏度接收機(jī),通過軟件后處理的方式實現(xiàn)對GPS海面散射信號的接收,并將接收到的數(shù)據(jù)與模型仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析；
　　 5、提出了利用GPS海面散射信號反演大氣波導(dǎo)的新概念和新方法,設(shè)計了可行有效的驗證實驗方案,并在我國的東南沿海進(jìn)行了相關(guān)的實驗；對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理和分析