[发明专利]一种海洋环境电波传导特性获取方法

说明书

本发明提供一种海洋环境电波传导特性获取方法，决现有海洋环境电波传导算法较为复杂及数值稳定性较差的问题。该方法包括：步骤一、通过海洋表面数据获取表面边界阻抗特性和高度步长；步骤二、获取场衰减函数初始场条件；步骤三、构建辅助函数和离散辅助函数；步骤四、获取特解辅助函数；步骤五、获取中间因子；步骤六、获取场衰减函数；步骤七、获得不同高度步进数和距离步进数的衰减函数值；步骤八、获取传播场分布函数，获得场强。本发明方法采用前向—后向差分代替传统的中心差分方法，克服Alpha盲点的问题，提高了算法的稳定性和精度，同时以一阶差分方法拟合阻抗边界条件，对减少算法复杂度提高计算效率有重要意义。

技术领域

本发明涉及电波传播领域，具体涉及一种海洋环境电波传导特性获取方法。

背景技术

海洋环境主要包括海洋地理、地质、水文、气象和海洋空间电磁环境等。受海洋环境各要素的影响，电波传播需涉及折射、反射、绕射和透射等不同的传播方式。研究海洋环境下电波传播问题时，需涉及电磁波理论、大气科学、传输理论等诸多领域，雷达、通信、数据链、定位系统、电子对抗和遥感遥测等无线电系统应用时需对无线电波的传播特性进行分析。研究海洋环境的变化特点及其对无线电波传播的影响机理，需建立以海洋环境气象要素、海洋环境大气折射要素和海洋环境动态海面及地形要素为主要影响因子的海洋环境电波传播预测模型和雷达探测性能评估模型。

基于民用领域的需求，现有研究人员致力于高效电波传播特性预测算法的研究，建立了许多电波传播预测模型，主要为经统计分析实测数据后归纳出的经验模型、在严格电磁理论基础上推导出的确定性模型和半经验半确定性模型三类。

DockeryG D和Kuttler J R在文章An improved impedance boundary algorithmfor Fourier split-step solutions of the parabolic wave equation中提出了中心差分离散混合傅里叶变换算法，利用二阶中心差分方程拟合阻抗边界条件的一阶微分方程，而后通过构造辅助函数将SSFT变换转换为单边离散正弦变换求解，该方法较好的解决了复杂边界条件下的电波传播问题，但是在解决动态阻抗边界条件和考虑海面粗糙度及不规则地形等混合边界条件对电波传播的影响时比较困难。

针对动态海洋表面和不规则地形组成的下表面边界条件下的电波传播问题，Dockery、Donohue和Kuttler等人对下表面边界阻抗条件问题作了大量研究，在Dockery GD,Kuttler J R.An improved impedance boundary algorithm for Fourier split-stepsolutions of the parabolic wave equation[J].IEEE Transactions on Antennas andPropagation,1996,44(12):1592-1599中，提出了基于分步傅立叶变换法的离散混合傅立叶变换(Discrete Mixed Fourier Transform，DMFT)抛物方程法，可处理动态海面和不规则地表边界条件下的电波传播问题。然而DMFT模型在粗糙海面等动态阻抗边界条件下，随掠射角、电波频率、海面风速变化，存在数值振荡的问题。此时，Radio Science,2002,37(2):1-11.Janaswamy提出了一种处理阻抗边界条件的改进算法，Kuttler J R,JanaswamyR.Improved Fourier transform methods for solving the parabolic waveequation[J].在该文章中，算法更具稳定性，但是算法较为繁琐。