[发明专利]蒸发波导监测诊断评估方法及装置

摘要

大气环境监测和无线电技术领域中的蒸发波导监测诊断评估方法及装置，特征，装置由温湿传感器[11]、电磁式风向风速传感器[21]、红外海水表面温度传感器[31]、GPS接收机[32]、气压传感器[33]、罗经变换器[34]、数据采集器[35]、LCD显示器[36]、通讯接口[37]、Flash存储器[38]、交流电源[39]、多路串行通信[40]和计算显示单元[41]构成。方法步骤：实时测量水文气象参数，诊断出蒸发波导高度和大气修正折射指数垂直分布；计算出雷达的截止频率和截止波长，结合输入的雷达参数、目标参数，计算出雷达电磁波的传播损耗和最大探测距离，绘制出雷达的探测概率分布图；评估其是否具有超视距能力。优点是：简化测量方法；连续实时测量水文气象参数；蒸发波导特征值诊断和雷达探测评估的准确率高达95％以上。

主权项

1.蒸发波导监测诊断评估方法，是将所获得的海表面水温、大气温度、湿度、风速水文气象参数输入到计算机中，通过蒸发波导诊断模型计算出蒸发波导高度和大气修正折射指数，并将上述数据输入到雷达探测评估模型，计算出雷达最大探测距离，并判断出雷达是否具有超视距探测能力，其特征在于：a)将三个温湿传感器[11]、电磁式风向风速传感器[21]、红外海水表面温度传感器[31]、GPS接收机[32]通过支架[10]布设在海岸边或舰船外部，分别用来连续、实时采集大气温度和湿度、海表面水温、相对风向和风速参数；利用GPS接收机[32]获得舰艇的位置，根据真风和相对风的关系，计算出绝对风向、风速；利用蒸发波导诊断方法诊断出蒸发波导高度和大气修正折射指数垂直分布数据；再结合雷达参数和目标参数，对雷达探测情况进行评估；b)蒸发波导监测诊断评估的步骤是：第一步：数据采集利用设在海岸边或舰船外部支架[10]上的温湿传感器[11]、电磁式风向风速传感器[21]、红外海水表面温度传感器[31]和GPS接收机[32]，连续自动测量气温、大气湿度、风速、海表水温和舰船位置，同时，将测量的模拟信号输入到数据采集器[35]，并将其模拟信号转换成数字信号，再通过通信接口[37]输入到计算显示单元[41]，并保存数据；第二步：计算真风向风速利用第一步中获得的实时舰船位置数据，从中取出船速，从罗经变换器[34]中取得船向值，与实际测得的相对于舰船的风速风向值进行三角形矢量分解，再通过安装在计算显示单元[41]的真风计算模块[42]计算出真风速、真风向，并保存数据；第三步：计算蒸发波导高度和大气折射指数垂直分布利用第一步中所获得的水文气象参数和第二步中所获得的真风向风速，根据海气耦合和近地层相似理论，通过安装在计算显示单元[41]的蒸发波导诊断模块[43]，计算出蒸发波导高度和大气折射指数垂直分布，并保存数据和显示计算结果，具体是：首先，利用风速、气温和海水表面温度和大气湿度计算理查逊数和莫奥长度；其次，根据大气湿度、气温和海水表面温度分别计算出大气和海表面的大气折射指数和位势折射指数；再其次，计算蒸发波导高度和大气修正折射指数，计算中有两种情况，一种情况是若大气处于中性和稳定条件，则直接通过位势折射指数和莫奥长度计算出蒸发波导高度；另一种情况是若大气处于不稳定条件，则通过Lumley函数计算出蒸发波导高度，同时根据稳定和不稳定条件计算出大气修正折射指数垂直分布；最后，实时的输出和显示蒸发波导诊断结果；第四步：雷达探测评估利用大气参数、雷达参数、目标参数，根据电磁波传播和雷达探测评估理论，通过雷达探测评估模块[44]对雷达探测情况进行评估，主要包括雷达在当时的大气环境下的截止频率和截止波长；雷达探测概率分布图和雷达的最大探测距离；雷达是否具有超视距探测能力，并保存雷达评估数据和雷达探测概率分布图，具体是：首先，利用大气修正折射指数垂直分布数据，根据大气折射指数和雷达截止频率的关系，通过雷达探测评估模块[44]，计算出雷达在当时的大气环境下的截止频率和截止波长；其次，利用大气修正折射指数垂直分布数据、雷达数据、目标数据，结合雷达探测评估方法，通过雷达探测评估模块[44]计算出雷达在不同大气环境下的探测情况，这一过程首先是利用抛物方程计算出电磁波在二维空间的传播损耗，然后利用雷达方程计算出空间上每一位置处的雷达探测概率，最后由计算机绘制和显示雷达探测概率图，并保存评估数据和雷达探测概率图，根据计算结果给出雷达的最大探测距离；再其次，根据雷达架设的高度，根据雷达视距的计算公式，计算出雷达的视距，比较雷达视距和雷达最大探测距离，判断雷达是否具有超视距能力，并在显示器上将结果显示出来。