[发明专利]高精度预测罗兰-C脉冲水下传播特性的方法

说明书

技术领域

本发明属于电波传播计算技术领域，特别涉及一种高精度预测罗兰-C脉冲水下传播特性的方法。

背景技术

罗兰-C信号采用的是100kHz的脉冲相位调制信号，在对其电波传播特性进行高精度预测时，除了考虑地球表面不规则、天地波干扰、天线辐射环境等因素的影响，还必须考虑其在有耗媒质表面或有耗媒质中传播时的色散效应。在进行色散效应分析时，现有算法中若接收点在地表面，则仅考虑罗兰-C信号在空气中沿不同电参数地表面传播时的色散效应，当罗兰-C信号由空气再入水时，则忽略空气中传播时的色散，仅考虑罗兰-C信号在水下传播时的色散效应，未考虑空气、海水两种媒质边界上场分量的约束条件。且现有算法研究中，进行电场信号时域、频域分析处理时，采用罗兰-C发射电流信号波形近似电场信号波形，对传播特性的预测会进一步引入误差。

实际上，罗兰-C信号发射台位于陆地上，在用于远程水下定位导航时，现有的对罗兰-C信号由空气入水传播特性分析中，没有将将罗兰-C信号先沿地表面传播及再入水传播时两部分色散效应综合考虑在内，也没有将空气、海水两种媒质边界上场分量的约束条件考虑在内。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种高精度预测罗兰-C脉冲水下传播特性的方法，能够减小现有地波传播特性预测算法的计算误差，提高预测精度，具有精度高、实用性强的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

高精度预测罗兰-C脉冲水下传播特性的方法，包括以下步骤：

步骤一：

设罗兰-C电流时域信号为i(t)，对实际测得的罗兰-C电流时域信号进行采样，采样后得到信号为i(n)，将采样后的信号作离散傅里叶变换，分解为多个频率电流分量；离散傅里叶变换公式如下：

I(m)=Σn=0N-1i(n)exp(-j2πNnm)---(1)]]>

其中，采样角频率为ω_s，根据奈奎斯特采样定律选取，n为采样序号，i(n)的样本总长度为N，N根据i(t)的信号周期及持续时间选取，即n＝0,1,2…,N-1，I为电流频域表示符，m＝0,1,2…,N-1，点m处对应的角频率为m；

步骤二：

根据实际发射天线尺寸，通过测量得到电偶极子的电荷间的距离l，由测得的观测点位置计算得到观测点至场源的大圆角距离θ，利用现有长波频域算法，计算每个频率电流元在水下接收点正上方的地球表面上辐射的地波场强E_r(m)，采用如下公式计算：

当ωsNm≤ωs2]]>时，