任意大氣層折射誤差的實用修正方法

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1、第期電子學(xué)報,年月氣〔任意大氣層折射誤差的實用修正方法江長蔭黃捷中國電波傳播研究所,新鄉(xiāng)【,提要】本文利用差分方法求解任意大氣層中的射線規(guī)范方程對單脈沖雷達定位與三基地雷達定位測速的折射誤差實用地進行了修正關(guān)鍵詞折射誤差修正,射線規(guī)范方程,眼以似、盡權(quán)盡之,二故眼明哪館,叉〕〕側(cè)眼朋夢吧側(cè)·〔,叮因、、一引言二射線規(guī)范方程及其差分形式通解一部單脈沖雷達能測得目標(biāo)的距離、仰角與方位角,因而文獻【在討論一般性射線描跡時介紹了射線規(guī)范方程能確定目標(biāo)的位置三基地雷達測得三個距離及三個多普勒也可見文獻【射線規(guī)范方程是通過無線電波傳播群速度頻移,根據(jù)三球面交會一點原理由三個距離可確定目

2、標(biāo)位置,與折射指數(shù)沿空間分布的關(guān)系來確定射線軌跡由三個距離變化率可確定運動目標(biāo)的速度由于大氣層異于定義各向同性介質(zhì)中波法向矢量為真空且其折射指數(shù)在空間變化,雷達測得的距離、角度與多普萬對戶弄勒頻移都,,,,,要經(jīng)受折射是視在值而不是真實值為了得到真實式中為大氣層折射指數(shù)為以群速度調(diào)制信值需,,的群要進行折射誤差修正當(dāng)大氣層下墊面平坦均勻且電波號或差頻信號傳播速度傳播的射線上任意點,大氣層射線遍及的經(jīng)緯度范圍不大時可被視為球面分層水速度在低層大氣中,·,無。平均勻即其折射指數(shù)只沿高度變化文獻【〕給出了球面分主方之,或一,,壇一戶二層低層大氣折射誤差修正文獻〕給出了球面分層大氣

3、層折士丸夕射誤差修正當(dāng)大氣層下墊面起伏、非均勻或和電波射線遍在電離層中二兒方十乏一,,,二及的經(jīng)緯度范圍大時則大氣層不可被視為球面分層而應(yīng)被或主鄉(xiāng)乏,、,。,,,視為任意大氣層水平不均勻即其折射指數(shù)沿空間變化低式中為無線電波在自由空間的傳播速度房夕分,分別為,,對時層大氣水平不均勻性強低仰角電波射線通過低層大氣水平間的導(dǎo)數(shù),范圍大,則折射受水平不均勻性影響大文獻【〕給出了任意大氣層的折射指數(shù)通常是慢變化因此可以應(yīng)用累積相,低層大氣單脈沖雷達定位折射誤差的原則修正方法,文獻〔」位的概念相位為一走?！ぁそo出了任意大氣層單脈沖雷達定位折射誤差的原則修正方、打樸、兒法,式中為自由空

4、間波數(shù)由上式及式一可得圈在低低層大氣的折射指數(shù)通常是根據(jù)測得的低層大氣的溫、、,層大氣中度壓強水汽壓強算得有條件時也可用折射率儀直接測得鄉(xiāng)刁口、︸、尸、戶尹’,,電離層與低層大氣的分界海拔高度一般約為公里的折,巧萬轟刁日射指數(shù)當(dāng)電波頻率較高可忽略地磁場影響時僅決定于電離層刁在電離層中‘亞,,,,亞奴電子濃度與電波頻率閉一尸一口蕊石年月收到,年月修改定稿電子學(xué)報年、,,,,,,,一般約為公里,調(diào)制信號從雷式中丸九盧為射線上任意點的鳥達天線沿射線傳播到高度,坐標(biāo)為,,少,,,的時’為,,則用試湊法由式對時間的導(dǎo)數(shù)方程與合稱為低層大氣中射線規(guī)范,與,方程方程與合稱為電離層中射線規(guī)

5、范方程由射線規(guī)起始條件來求使下式成立的時間,,,范方程可以看出射線上任意點的位置取決于大氣,夕‘,丫子子層折射指數(shù)及其在空間的梯度,這是符合物理概念的下面用差分方法以行向量形式表示射線規(guī)范方程的通解由方程與,可得在低層大氣中一△一‘、不‘、了上乏一。一一一△一一一戶互一去刁瓦一工口︹址匕一擊弩由方程與可得,在電離層中等一一△一一一一一圖單脈沖雷達定位折射誤差修正幾何圖形走一庵一產(chǎn)、毛刀,口口,,一一因此雷達天線至高度的射線的視在距離為日刁,上兩式中已知雷達測得的目標(biāo)視在距離為。,當(dāng)。三,目標(biāo)在時低。,目標(biāo)在電離層內(nèi),,層大氣內(nèi)當(dāng)時奴夕少若目標(biāo)在低層大氣內(nèi),在時刻編,一趾滿足

6、一一一一,主奴鄉(xiāng)之。。△△一一一一則由式與起始條件可得目標(biāo)點的坐標(biāo)與波法向矢一一,一,一夕量分別為二一,二一二,△一一,一,一夕凡一馬二一功△一一,一,一奴夕紅。一一一一。一上兩式中△△戶九鄉(xiāng),。若在時刻‘一一一,一,一目標(biāo)在電離層內(nèi)山滿足丸紅夕奴。,‘乙乙一‘一,夕一,‘一‘汽九則由式可得目標(biāo)點的坐標(biāo)與波法向矢量分別為二一一,一,一夕盧丁一丁,一。殼一一,夕一,一,’一幾乃一△為時間乙為時間增量計算時可取為秒顯而易見,任意大氣層的折射誤差修,關(guān)鍵是要知道大氣層折射指上兩式中正。一,一乙△數(shù)的空間分布由式或得到,目標(biāo)點的真實位置后則由圖可得、三單脈沖雷達的定位折射誤差修正,

7、了、了、、了產(chǎn),刀、,工‘心、了、‘曰以聲、產(chǎn)聲,目標(biāo)點的真實方位角為局‘山,︸,,‘曰勺氣廠如圖所示取坐標(biāo)系雷達天線海拔高度為坐標(biāo)原乙口幾一幾點,目標(biāo)的視在方位角凡為軸方向即方位角從軸起算,方位角誤差為。向軸為,真實仰角為正視在仰角在平面內(nèi)因此在處當(dāng)時材夸斗導(dǎo)一間二時的起始條件為仰角誤差為向。。真實距離為丫令今夸。一。距離誤差為醒真實高度為丫夸十。十。一。式中為處的折射指數(shù)今,,。在用式或式與求目標(biāo)點的坐標(biāo)一高度誤差為助時,首先要確定。目標(biāo)是在低層大氣內(nèi)還是在電離層內(nèi)設(shè)式中為目標(biāo)的視在高度地球平均半徑為,低層大氣