窄带RCS测量大气吸收衰减修正方法研究.docVIP

西安电子科技大学硕士学位论文窄带RCS测量大气吸收衰减修正方法研究姓名：库流杰申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：路宏敏；杨红兵20111020 为 了 验证 主 要 参考文献 中 各 种 大 气 吸 收 衰减 计 算 模型 计 算 公式 和 使 用的 数 据 篹 第 一章概 述需 要 修 正 如何 进 行修 庑 荝 测 量 一直 关 心 的 问 题。当 作 一个 常 数 。没 有 发现 更 细 致 的 理 论 推导 与 计 算 。 窄带 饬咳似 账 跣 轏 下方 法 研 究 年 范 弗菜 克 在 发 表 了大气 对 电 磁 波吸 收 的 基本 原 理， 首水汽对 电 磁 波的 衰 减 和色 散 ， 给出了衰 减 、 色 散 和复 折 射 率 的 关 系 ， 提 出用 大气电 磁 波的 吸 收 和散 射 的 衰 减 ， 另一 种 是 大气 沉降 物 辍 啤 对 电 磁 波的 散 第 一 章概 述 垂 直 于电 波 入 射 方 向 的截 面 积， 用 。 表 示 。 冗 篖三。 ， 一 一 目 标 到 接收天 线 传播 途 径 的 损 耗 ；仃 目 标 散 射截 面， ； ! 7直 鹞 7 涮煜 叩 侥 勘 甑 木 嗬耄 琺 ；对 于单基地 雷 达， 收、 发 天 线 共 用 ，盯 刖 第 一二章 人 气 吸收衰 减修萨 原 理记厶为电 磁 波 传播 大 气 吸收衰 减 因子 ，则 把 乞从 抵 蟹掷氤隼 矗琄值 更逼近 常 数 ，公 式 、别 写 成： 雷达 进 行 甓保 阎 1甓 宓 腞 ，则电 磁 波 传播 轨 迹 如 图 所 示。 假设 雷达 设 置 在 鼋俏 狤 ，地心 距 为 第 一 二章 人 气 吸 收衰减 修 正 原 理可 以给出下 列 计算 公 式 ：入 射角的 表达 式 为 球 平 均半 径 趉层与雷达 站的 相 对海 拔高 度 为 玩，则 电 磁 波 穿过 第 愕腁 。 点 走过 的 路 程 可以用 下 列 公 式 计 算 ： 度 引起的 。 当 彪 ， 见 节 。如 果 凰 ， 则 选 取后 使 得尺 【 琑 ， 利 用 下 式 计 算 总 的 单 程 衰 减 量 一舭 班 巧 ” 大 气复 折 射 率 的 虚部 ；在微波 波 段 大 气吸 收衰 减 主 要源 于 氧 气、 水汽 的 吸 收和 散 射 ， 因 为氧 分 子 是一 个 磁 偶 极 子 ， 水分 子 是 一 个 电 偶 极 子 ， 在电 磁 波 的 作 用 下 ， 这 些分 子 发 生 量 子能 级的 跃 迁 产生 大 量 的 吸 收谱 线 。 对 频率 低 于 的 电 磁 波 ， 氧 气和 水 汽 是 大气中最主 要的 吸 收体。 大 气吸 收复 折 射 率 的 实 部 和虚部 取决 于 大 气中氧 气和 水汽分 子 所 有吸 收谱 线 贡 献 的 总 和。簀以竺 吒一目 式 中： 岛 干燥 空 气压强， 单 位 ；另外 ， 公 式 中的 ： 、 、 ， 以及 公 式 、 炼 鳸 圳 。 畕 厂 本 模型 是 基于 莱 比的 参 见第 进 行 适 应性 改 进 而 来，度 痛 笃 6萓 参 数 ， 故 本 模型 可以表 示 为：口 厂， 琇 第 二章 大 气吸收 哀 减修 证 原 理 截断 误差分 析公 里 的 高 空 以下 。 公 里 以上高 空 吸收 衰 减仅 仅 占 全程吸收 衰 减的 极小 一 部 分 。磁 波 大 气吸收 率随 高 度变 化 曲 线 层结大 气蓍 。海 拔 高 度， 也 磁 波 大 气吸收 随 传 播 距 离变 化 曲 线 。层结大 辏 瑄 插 辟 爵受 化 曲 线 层结大 气 躱一一灰 ， 。而 一 一 齬一 百南 目 标位 置 参 数 ，格式嗬 隦 ，俯 仰 角 ，单位 瑀 ； 兰 垒 一痮 。 对 于单程 总 衰 减 厶 采用 梯形 公式 离 散 化。 根 据目标与 测站距 离 ，判断目图 鳵 测量 大 气 吸收 总 衰 减 计 算 流程 第 三章 人 气 吸收 哀减 修 正 丁程 计 算 方法 及 戍用第 三步 ： 根 据 导 扑隳 勘闞 测量 序列。吕 目 标分 别 进行 大 气吸收 衰 减修 正 后， 处 理 结 果如 图 、图 、图 所 示 。各图 中 鲂 拚 昂 竽 勘 甑腞 序 列， 谝 淮 蜶 、 饬縯 芋乃扌辪蒧籲田 第 三章 大 气吸 收 衰 减修 正 工 程 计算 方 法及 其应 用仰苎图 诙 文 衬勘 甑腞 测 量 修 正 情 况 仰召雷 笙仰图 谌 文 衬勘 甑腞 测 量 修 止 情 况都 增加 约 庑 拚 不 岫 訰 测 量的 其它统 计结 果造 成 较大 的 影 响 。 第 二三章 人气吸收 衰 减修 正 工 程计算 方 法及 其心用未 进行 人气吸收 衰 减修 正进行 大 气吸收 衰 减修 正 后朱进行 大 气吸收 衰 减修 正进行 大 气吸收 衰 减修 正 后掣 未 进行 大 气吸收 衰 减修 正进行 大 气吸收 衰 减修 正 后书修正鑤。拿一捌图 忱 状 锒 胃 倌衬勘 暄 鼋 怯 隦 修 止 量 窄带 饬看笃 账 跣 轏 下方 法 研 究 畚 纳杓频 恼 鳵 大气 吸收 衰 减 修 正 模型 切 实 典型 电 磁 波频 率 大气 吸收 衰 减 应 用对频 率 鼋 龋 嗬 至 的 单程大气 衰 减 量 进 行计 算 俯 仰 角 图 频 率 鼋 窃 度至 度之 间 总 的 单程衰 减 量 变 化曲线 通 过 以上计 算 结果 ，可以看 出 ：仰 角 大于 度时 ，大气 吸收 损 耗 较 小 ，可以忽 略不 计 。 第 三章 人 气吸收 衰 减修 正 碳 扑惴 椒 癹 心 用 第 四章 大 气吸收 率 计算 模 型 验 证的 衰 减 和 色散 ，给 出了 衰 减 、 色散 和 复 折 射率 的 关 系。 经 过 多 年 的 工 程 应 用，该莱比 在计算 毫米波 吸收 时 ，将频 率 以 下分 子 谱的 贡 献 和 以 上 分 子谱的 贡 献 分 开 处 理 。 在 以 上 频 段 拥 有 一些 氧 气和 水 汽的 谱线 ，它 们 对大 气吸收 贡 献较 弱 ，可 归结 为 氧 气和 水 汽的 连 续谱的 贡 献。 大 气吸收 复 折 射率 的 实部和 虚 部分 别为 唬 】 ，厂 氧 气谱线 强 度 、 线 宽度 和 重 叠 修 正因子 与 气象 参 数的 经 验 关 系如 下：式 中：岛 干燥 空 气压 强 ，：岛 ，为 水 汽吸收 谱线 系数。 第 章 人 气吸收 牢 汁算 模 型 验 证 式 中：口 ，“卜 。 的 典 型 情况 ，计算 结 果 如 图 。 ，不同 相 对湿 度 的 情况 ，计算 结 果 如 图 所示 。 。莒图 第 章 人 气吸收 牢 计算 模 型 验 证暑弃暑、 磊秘 暑暑 在试验 任务测 量条 件 下 不 考 虑后 面 的两项 。 谱线 吸收 和 散 布 贰 式 中： 岛 干 燥 空 气压 强， ； 骸 ：口。 ， ， 巳 ， ， ， 为氧 气吸收 谱线 系 数 。 计算 。 式 中 式中： 第 章 大 气吸收 率 计 算 模型 验 证 计算 与 验证图 计算 变 化 的绝 对 值 制 吸收 率 与 吸收 率 的 变 化图 第 章 大 气吸收 率 汁算 模型 验 縀 投 嗥 绽 赵 隹硇 叫频率 吸收 率 相 对 变 化 !K 巧 铉 ； 第 章人 气吸 收牢 计 算模 型验 证配： 凇 痜 口 ： 一口 一以 。 力 臼 ， 4笃 露 龋 籏 ； ， ，岛， ，吃， 为 水汽 吸 收谱 线 系 数 。当 高 度 高 于 公 里 时，水汽 的 多 普勒 增宽 效 应 显著，模 型约定 在 大 气压 强 小 ” 朋 。一； 计 算与 验 证 第 章 人气吸收 率 计算 模 型 验 证图 唬 唬 籮 ： ： ： ： ： ： ： ： 海 罕 荌 ： ： ： 一 ； 一 ； 琷 ； 和 瓯 ，即 调 整 了 氧气谱线 宽 度 和 襄 叠 网 子 ，使 得 计算 结果 更 加 符 合实验 室 测 量 数 据 ；最 新 的 实验 室 测 量 数 据 合并到 模 型 ；时 地 磁 场对氧气吸收 谱线 造 成的增宽 效 应，以及 高 度 超过公 罩 时 ，水 汽的 多 普 勒 增宽 ； ，嫩氆 大 气吸收率计算 比 较瞿一 田掣芝 第 章 人气吸收 率 计算 ： 模 型 验 鞲 钣 第 章 人 气吸收 牢 计算 模 型 验 证甅 氧谱 线宽 度 比较甅 模 型 氧气谱 线重叠 因子蚆 模 型 氧气谱 线重替 冈子 比较大 气的吸收 率为 干 空 气吸收 率与 水 汽 吸收 率的和 ， 即 ： 刍鯵南嘉铩三蝗力删饼志 删志甜” ， 连续 谱 部 分。这 些 修 改是 基于 试 验测量 的 结果 。 或 罄 年 热 瞬捎 的辐 射 计 ， 在晴 朗 的天 气条 件计 算 的偏 差 。 第 章 人气吸收 率 计算 模 型 验 证 加一一一一。一山搔晕蝈忸一藓乓弧工了 增 宽和 多 普勒 增 宽对 模 型 的 贡献， 依据 增