[发明专利]一种基于射线追踪确定表面波导盲区信息的方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达探测及电波传播计算，尤其涉及一种确定表面波导盲区面积的计算方法。

背景技术

雷达的实际探测受制于其工作体制、信号检测能力、天线类型等因素，会存在一定的电磁盲区。与此同时，不同的探测环境也会对其电磁盲区造成影响。这一点在低空对流层海上大气环境中体现的尤为明显。由于海面上空，对流层底部往往存在折射率梯度极端异常的现象，会形成大气波导，使得一部分电波陷获在波导层内，损耗变小，传播到原本无法探测到的区域，形成超视距传播。但是另一方面而言，又会改变电波的正常传播轨迹，形成电波无法到达的电磁盲区。如今，对于如何利用大气波导的普遍存在性来实现海上微波雷达超视距探测已经成为一个研究热点。但对于伴随形成的电磁盲区的细致研究还较少有成果涉及。电磁盲区对于实际海上军事意义是极为重大的——近海面低空突防与反突防问题，随着我国海洋战略的逐步推进，必须获得足够的重视。

目前有关海上对流层大气波导的电磁盲区分析主要是针对蒸发波导而言的，对于表面波导的分析还相对停留在存在性的说明上，缺乏有效的定量的计算与分析。因而本发明利用射线追踪方法(Ray Trace)提出一种针对海上表面波导盲区信息的分析方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以基于射线追踪的确定对流层表面波导盲区的计算方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种基于射线追踪确定表面波导盲区信息的方法，包括以下步骤：

步骤1、获取修正折射率剖面数据；

步骤2、确定计算范围，包括最大传播距离X_max，最大传播高度H_max，高度步进值h，发射天线高度H_t以及发射天线初始发射仰角及射线仰角间隔，判断是否对射线进行追踪；

步骤3、根据Snell定律的二阶泰勒近似模式对射线进行追踪，获得每一根射线的传播轨迹；

步骤4、对于所有符合追踪条件的射线进行陷获与否的判定并分类，提取出射射线的离散数据；

步骤4a、陷获状态的判断步骤如下：判断射线是否能够传播到达最大传播高度H_max，如果是则将该射线归为出射射线，否则归为陷获射线，统计出射射线的数目；

步骤4b、对于每一根出射射线，提取表征其位置的三维离散数据[r_n，x_ni，y_ni]，其中，r_n表示第n条出射射线，y_ni表示第n条出射射线上第i个步进点的高度值，x_ni表示第n条出射射线上对应于y_ni的水平距离；

步骤5、获得波导顶部盲区的起始位置参数；

步骤5a、找出x_ni的最大值所在的射线r_xmax，获取表征该射线轨迹位置的二维离散数据[x_xmaxi，y_xmaxi]；

步骤5b、获取射线r_xmax上最接近波导层顶高的步进点P1的坐标(X_P1,Y_P1)，以及射线r_xmax上最接近最大传播高度的步进点P2的坐标(X_P2,Y_P2)，射线r_xmax在P1点到P2点之间的曲线轨迹表征了表面波导顶部盲区的开始位置信息；

步骤6、计算表面波导顶部盲区面积S；

式中的x_i、x_i+1、y_i、y_i+1分别表示相邻步进点的坐标值。

更具体的，所述步骤2中判断是否对射线进行追踪的条件为：若发射天线初始发射仰角绝对值大于3°，则不对其进行追踪，否则对其进行追踪。

更具体的，所述步骤2中判断是否对射线进行追踪的条件为：若发射天线高度大于波导顶高，则不对其进行追踪，否则对其进行追踪。

本发明从电波传播机理上，确定表面波导顶部盲区的相关信息，引入射线追踪法对电波射线判定、归类，提取离散化数据，可以简单、直观并且准确地获得盲区的起始位置、范围，并给出盲区面积的快速计算方法，在军用海上低空突防与预警反突防，民用通信等领域具有显著的作用。

附图说明