一種基于射線追蹤確定表面波導(dǎo)盲區(qū)信息的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)探測及電波傳播計(jì)算，尤其涉及一種確定表面波導(dǎo)盲區(qū)面積的計(jì) 算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 雷達(dá)的實(shí)際探測受制于其工作體制、信號(hào)檢測能力、天線類型等因素，會(huì)存在一定 的電磁盲區(qū)。與此同時(shí)，不同的探測環(huán)境也會(huì)對(duì)其電磁盲區(qū)造成影響。這一點(diǎn)在低空對(duì)流 層海上大氣環(huán)境中體現(xiàn)的尤為明顯。由于海面上空，對(duì)流層底部往往存在折射率梯度極端 異常的現(xiàn)象，會(huì)形成大氣波導(dǎo)，使得一部分電波陷獲在波導(dǎo)層內(nèi)，損耗變小，傳播到原本無 法探測到的區(qū)域，形成超視距傳播。但是另一方面而言，又會(huì)改變電波的正常傳播軌跡，形 成電波無法到達(dá)的電磁盲區(qū)。如今，對(duì)于如何利用大氣波導(dǎo)的普遍存在性來實(shí)現(xiàn)海上微波 雷達(dá)超視距探測已經(jīng)成為一個(gè)研宄熱點(diǎn)。但對(duì)于伴隨形成的電磁盲區(qū)的細(xì)致研宄還較少有 成果涉及。電磁盲區(qū)對(duì)于實(shí)際海上軍事意義是極為重大的一一近海面低空突防與反突防問 題，隨著我國海洋戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)，必須獲得足夠的重視。
[0003] 目前有關(guān)海上對(duì)流層大氣波導(dǎo)的電磁盲區(qū)分析主要是針對(duì)蒸發(fā)波導(dǎo)而言的，對(duì)于 表面波導(dǎo)的分析還相對(duì)停留在存在性的說明上，缺乏有效的定量的計(jì)算與分析。因而本發(fā) 明利用射線追蹤方法（RayTrace)提出一種針對(duì)海上表面波導(dǎo)盲區(qū)信息的分析方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種可以基于射線追蹤的確定對(duì)流層表面波導(dǎo)盲區(qū)的計(jì)算 方法。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：
[0006] 一種基于射線追蹤確定表面波導(dǎo)盲區(qū)信息的方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1、獲取修正折射率剖面數(shù)據(jù)；
[0008] 步驟2、確定計(jì)算范圍，包括最大傳播距離Xmax，最大傳播高度Hmax，高度步進(jìn)值h， 發(fā)射天線高度Ht以及發(fā)射天線初始發(fā)射仰角及射線仰角間隔，判斷是否對(duì)射線進(jìn)行追蹤；
[0009] 步驟3、根據(jù)Snell定律的二階泰勒近似模式對(duì)射線進(jìn)行追蹤，獲得每一根射線的 傳播軌跡；
[0010] 步驟4、對(duì)于所有符合追蹤條件的射線進(jìn)行陷獲與否的判定并分類，提取出射射線 的離散數(shù)據(jù)；
[0011] 步驟4a、陷獲狀態(tài)的判斷步驟如下：判斷射線是否能夠傳播到達(dá)最大傳播高度 Hmax，如果是則將該射線歸為出射射線，否則歸為陷獲射線，統(tǒng)計(jì)出射射線的數(shù)目；
[0012] 步驟4b、對(duì)于每一根出射射線，提取表征其位置的三維離散數(shù)據(jù)[rn，xni，yni]，其 中，:rn表示第n條出射射線，yni表示第n條出射射線上第i個(gè)步進(jìn)點(diǎn)的高度值，xni表示第 n條出射射線上對(duì)應(yīng)于yni的水平距離；
[0013] 步驟5、獲得波導(dǎo)頂部盲區(qū)的起始位置參數(shù)；
[0014] 步驟5a、找出Xni的最大值所在的射線rxmax，獲取表征該射線軌跡位置的二維離散 數(shù)據(jù)[X xmaxi? Yxmaxi]，
[0015] 步驟5b、獲取射線rxmaxl最接近波導(dǎo)層頂高的步進(jìn)點(diǎn)Pl的坐標(biāo)（XP1，Ypi)，以及射 線rxmax上最接近最大傳播高度的步進(jìn)點(diǎn)P2的坐標(biāo)（XP2,Yp2)，射線!"^在Pl點(diǎn)到P2點(diǎn)之間 的曲線軌跡J= 表征了表面波導(dǎo)頂部盲區(qū)的開始位置信息；
[0016] 步驟6、計(jì)算表面波導(dǎo)頂部盲區(qū)面積S;
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于射線追蹤確定表面波導(dǎo)盲區(qū)信息的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、獲取修正折射率剖面數(shù)據(jù)； 步驟2、確定計(jì)算范圍，包括最大傳播距離Xmax，最大傳播高度Hmax，高度步進(jìn)值h，發(fā)射 天線高度Ht以及發(fā)射天線初始發(fā)射仰角及射線仰角間隔，判斷是否對(duì)射線進(jìn)行追蹤； 步驟3、根據(jù)Snell定律的二階泰勒近似模式對(duì)射線進(jìn)行追蹤，獲得每一根射線的傳播 軌跡； 步驟4、對(duì)于所有符合追蹤條件的射線進(jìn)行陷獲與否的判定并分類，提取出射射線的離 散數(shù)據(jù)； 步驟4a、陷獲狀態(tài)的判斷步驟如下：判斷射線是否能夠傳播到達(dá)最大傳播高度Hmax，如 果是則將該射線歸為出射射線，否則歸為陷獲射線，統(tǒng)計(jì)出射射線的數(shù)目； 步驟4b、對(duì)于每一根出射射線，提取表征其位置的三維離散數(shù)據(jù)[rn，xni，yni]，其中，r n 表示第η條出射射線，yni表示第η條出射射線上第i個(gè)步進(jìn)點(diǎn)的高度值，x ni表示第η條出 射射線上對(duì)應(yīng)于yni的水平距離； 步驟5、獲得波導(dǎo)頂部盲區(qū)的起始位置參數(shù)； 步驟5a、找出Xni的最大值所在的射線r xmax，獲取表征該射線軌跡位置的二維離散數(shù)據(jù) [Xxmaxi^ Yxmaxi]， 步驟5b、獲取射線rxmaxl最接近波導(dǎo)層頂高的步進(jìn)點(diǎn)Pl的坐標(biāo)（X P1，Ypi)，以及射線 rxmax上最接近最大傳播高度的步進(jìn)點(diǎn)P2的坐標(biāo)（XP2, YP2)，射線!^^在Pl點(diǎn)到P2點(diǎn)之間的 曲線軌跡J = /^.max表征了表面波導(dǎo)頂部盲區(qū)的開始位置信息； 步驟6、計(jì)算表面波導(dǎo)頂部盲區(qū)面積S ;
式中的Xi、xi+1、yi、yi+汾別表示相鄰步進(jìn)點(diǎn)的坐標(biāo)值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射線追蹤確定表面波導(dǎo)盲區(qū)信息的方法，其特征在于： 所述步驟2中判斷是否對(duì)射線進(jìn)行追蹤的條件為：若發(fā)射天線初始發(fā)射仰角絕對(duì)值大于 3°，則不對(duì)其進(jìn)行追蹤，否則對(duì)其進(jìn)行追蹤。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射線追蹤確定表面波導(dǎo)盲區(qū)信息的方法，其特征在于： 所述步驟2中判斷是否對(duì)射線進(jìn)行追蹤的條件為：若發(fā)射天線高度大于波導(dǎo)頂高，則不對(duì) 其進(jìn)行追蹤，否則對(duì)其進(jìn)行追蹤。
【專利摘要】一種基于射線追蹤確定表面波導(dǎo)盲區(qū)信息的方法，步驟如下：獲取修正折射率剖面數(shù)據(jù)；確定計(jì)算范圍，包括最大傳播距離，最大傳播高度，高度步進(jìn)值，發(fā)射天線高度以及發(fā)射天線初始發(fā)射仰角及射線仰角間隔，判斷是否對(duì)射線進(jìn)行追蹤；根據(jù)Snell定律的二階泰勒近似模式對(duì)射線進(jìn)行追蹤，獲得每一根射線的傳播軌跡；對(duì)于所有符合追蹤條件的射線進(jìn)行陷獲與否的判定并分類，提取出射射線的離散數(shù)據(jù)；獲得波導(dǎo)頂部盲區(qū)的起始位置參數(shù)；計(jì)算表面波導(dǎo)頂部盲區(qū)面積。本發(fā)明引入射線追蹤法對(duì)電波射線進(jìn)行判定、歸類，提取及數(shù)據(jù)離散化處理，簡單直觀并且準(zhǔn)確地獲得盲區(qū)的起始位置、范圍，使盲區(qū)計(jì)算模型的復(fù)雜程度降低，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流層表面波導(dǎo)盲區(qū)面積的快速計(jì)算。
【IPC分類】G01S13-06
【公開號(hào)】CN104765029
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510178625
【發(fā)明人】張沛, 白璐, 吳振森, 曹云華, 李正軍
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月15日