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基于地面气象测量的蒸发波导预测系统设计与实现
| 论文题名： | 基于地面气象测量的蒸发波导预测系统设计与实现 |
| 关键词： | 舰船雷达;超视距探测;蒸发波导;海气通量模型 |
| 摘要： | 为了扩大岸基或舰船雷达和通信系统的作用范围，常利用大气波导效应来实现无线电系统的超视距探测和通信。在发生大气波导环境中，相比较于其他类型的大气波导，基于海面蒸发效应产生的蒸发波导是海洋环境中出现概率最高的，也是出现时间最长的大气波导，因此利用蒸发波导实现雷达和通信系统的超视距作用是最常用的方法。 要想利用蒸发波导实现雷达的超视距探测和无线超视距通信，首先需要判断是否有蒸发波导存在，进而通过各种方法获得蒸发波导的特征参数，最后才能实现无线电系统的超视距作用功能，因此，蒸发波导特征参数的精确获得是关键技术之一。根据舰船上无线电系统的实际情况，以及考虑到舰船上测量蒸发波导设备的架设条件，提出了利用地面气象参数测量预测蒸发波导特征参数的方法，并建立了便于舰船无线电系统实际应用的蒸发波导预测系统。 本文首先介绍和分析了大气波导的分类以及产生机理，接着通过详细的分析各种蒸发波导特征参数的获取方法，选定了便于舰船实际应用的基于地面气象测量的蒸发波导预测方法。然后，针对舰船的实际应用环境，建立了基于地面气象测量的蒸发波导预测系统。该预测系统共由五部分组成，第一部分是通过在船尾后边的船舷和附近海面分别架设一个非接触式的红外温度传感器以及一个接触式温度传感器用以测量海表温度；第二部分是在船尾平台上架设一个高6米左右的高精度气象传感器，以此获得该处的温度、风速、大气压力、相对湿度和风速风向等大气的气象参数；第三部分是在船尾甲板上设置一个折射率仪，用以测量甲板上的大气折射率；第四部分是将各类传感器获得的气象参数和海表面温度数据采用无线传输的方式传输到计算机的终端；第五部分是通过对常用的蒸发波导预测中的P-J模型和海气通量模型的研究，给出了高精度的融合模型，并对这三种模型进行了软件的设计和实现，以此便于在实际应用中选择。最后，将建立的基于地面气象测量的蒸发波导预测系统与高精度移动式蒸发波导测量系统一起在连云港和日照海边进行了半个多月的外场实验。实验结果表明，该系统能够达到较高精度预测蒸发波导特征参数的目的，其不仅具有很高的性价比和布置架设较为方便的特点，而且具有整体稳定性以及系统功能的完整性的优势，可以满足舰船无线电系统需要的蒸发波导特征参数预测的需求，能够实现舰船无线电系统实现超视距探测和超视距通信功能，进而可以增强我国的国防实力。 |
| 作者： | 王方方 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 张瑜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河南师范大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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