[发明专利]一种电波射线上大气折射率计算方法

说明书

本发明公开了一种电波射线上大气折射率计算方法，根据我国地理位置范围和无线电气象环境变化的特点，建立全国大气折射率剖面数据库；对于均匀的大气结构地区，利用直接探测法得到雷达所在地的大气剖面，并通过相同高度实测折射率的平移来获取电波射线的折射率；对于不均匀的大气结构地区，当电波射线的开始位置是在雷达所在的栅格内，利用直接探测法得到雷达所在地的大气折射率剖面；当电波射线落到其他栅格内时，先计算出射线点的位置，然后再利用全国大气剖面模型数据库得到该射线点的大气折射率剖面，利用此折射率剖面得到电波射线上大气折射率。本发明在工程应用上容易实现，其计算误差小，进而能够有效地提高电波折射率的计算精度。

技术领域

本发明属于电波折射误差修正技术领域，具体涉及到一种电波射线上大气折射率计算方法。

背景技术

随着电子器件精度的进一步提高，以及信号与数据处理方法的进一步发展和优化，作为现代战争中不可或缺的雷达系统得到了广泛应用，雷达系统的探测精度主要取决于电波折射误差修正精度。电波折射误差主要是由于雷达的电波通过不均匀的大气而产生的，根据目前的电波折射误差修正研究和实际应用情况，电波折射误差计算公式本身的精度较高，影响其修正精度的关键因素是电波射线上大气折射率的精确度，因此要提高电波折射误差修正精度的关键是要提高电波射线上的大气折射率的准确度。

对流层大气中的折射率主要由直接探测法、统计法、公式法和反演法等四种方法获得。直接探测法是利用“五九”型探空仪、电子探空仪、ADAS探测系统等探测仪进行不同高度处的大气温度、气压和湿度等参数探测，然后利用大气折射率与温度、气压和湿度的函数关系计算出对应高度处的大气折射率值，进而得到雷达所在地的大气折射率剖面，它是一种由高度和折射率组成的离散剖面。统计法是通过大量的雷达所在地的大气折射率剖面的统计，给出一种大气折射率的数学模型，目前该模型精度最高的是分段模型。公式法是利用国际上给出的Hopfild、Saastamoinen等公式计算大气折射率剖面。反演法是利用微波辐射计或GPS等在雷达所占地进行测量，进而反演出该地的大气折射率剖面。就获得大气折射率剖面的精度而言，这四类方法中直接探测法的精度最高，其次是统计法。直接探测法获得的大气折射率剖面是实时测量，基本上不存在大气的时变误差；统计法是根据本地的大气折射率实测剖面进行统计，尽管它具有一定的误差，但建立的模型更有利于电波折射误差计算。而公式法中的公式参数是利用国外的气象参数统计得到，国外的气象参数与我国的参数存在误差，因此该方法在我国应用会存在较大的误差，利用微波辐射计或GPS的反演法由于存在反演的精度和仪器本身的误差，其精度也较低。

在下垫面平坦地区，针对均匀的大气结构地区，大气折射率在水平方向上的变化很小，因此可将大气折射率视为只随高度变化的一维剖面，即将大气视为球面分层大气，这种情况下，只要利用直接探测法得到雷达所在地的大气剖面，电波射线任意位置的折射率可通过相同高度实测折射率的平移得到。针对不均匀的大气结构地区，大气折射率在水平方向上会发生变化，大气折射率的获取不能单一的视为只随高度的变化，应考虑水平方向上的变化，因此大气折射率应采用三维大气剖面。在下垫面复杂地区，由于大气折射率在水平方向上变化较大，因此大气折射率更应采用三维大气剖面。

事实上，大气在水平方向上的变化很难获得，如果采用在电波射线经过区域进行有限数量的大气折射率直接探测，不仅需要花费大量的人力和物力，而且也不可能得到精确的水平变化特征。目前在所有的电波折射误差修正中几乎都采用了大气球面分层法获得大气折射率的一维剖面，这对于下垫面大气均匀地区是可行的，但是对于下垫面大气不均匀地区，尤其是下垫面复杂的地区，会出现较大的折射率误差，进而影响电波折射误差修正精度。

发明内容

本发明提供了以一种电波射线上大气折射率计算方法，能够提高不同地区任意大气结构的电波折射率的计算精度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电波射线上大气折射率计算方法，包括：