蒸發(fā)波導環(huán)境下雷達超視距性能評估方法

蒸發(fā)波導是海洋大氣環(huán)境中一種常見的自然現(xiàn)象，受其影響，雷達常常出現(xiàn)如超視距探測等異常特征。該文主要針對如何準確評估蒸發(fā)波導環(huán)境下雷達的探測能力問題，利用電磁波傳播的數(shù)值方程并結(jié)合雷達接收機理論，構(gòu)建了雷達探測定量評估的模型和方法。將該方法應(yīng)用于2003年08月在大連海域的試驗數(shù)據(jù)的分析中，理論分析的結(jié)果與雷達實際探測吻合較好，驗證了該方法的正確性和實用性。
關(guān) 鍵 詞 蒸發(fā)波導; 電磁波傳播; 雷達超視距探測; 性能評估

雷達在實際的海洋環(huán)境工作中，常常受到異常大氣折射結(jié)構(gòu)的影響而出現(xiàn)異常的探測特征，蒸發(fā)波導是海洋環(huán)境中經(jīng)常出現(xiàn)的異常大氣折射結(jié)構(gòu)。文獻[1]利用無線電觀測站資料對全球海域進行了大氣波導發(fā)生規(guī)律的統(tǒng)計，其中蒸發(fā)波導發(fā)生的高度和強度隨緯度、季節(jié)、一天內(nèi)不同時間的變化而變化，一般在低緯度海域、夏季和白天，蒸發(fā)波導高度較高。蒸發(fā)波導能夠陷獲電磁波，這種效應(yīng)會對雷達的性能產(chǎn)生重要的影響。傳統(tǒng)的雷達性能(威力范圍)分析方法依靠經(jīng)典的雷達方程[2]，但沒有充分考慮蒸發(fā)波導等異常大氣折射結(jié)構(gòu)的影響。國內(nèi)開展的相關(guān)研究主要偏重于蒸發(fā)波導的機制、測量技術(shù)方法以及統(tǒng)計規(guī)律的調(diào)查。文獻[3]研究了蒸發(fā)波導的形成以及波導特征量的計算方法。文獻[4]通過試驗調(diào)查了我國部分海域大氣波導發(fā)生規(guī)律。文獻[5]從原理上研究了大氣波導對電磁波傳播的影響，但沒有進行定量化研究和試驗。
本文通過研究蒸發(fā)波導對電磁波傳播的影響，將電磁波傳播的數(shù)值模型與雷達信號理論相結(jié)合，構(gòu)建了蒸發(fā)波導環(huán)境下雷達性能定量評估方法。
1 蒸發(fā)波導對雷達異常探測影響評估的模型和方法
1.1 電磁波傳播數(shù)值模型和解法
1.1.1 電磁波傳播的拋物近似數(shù)值模型
文獻[6-7]從電磁波麥克斯韋方程開始，對電磁波的海姆霍茲波動方程作拋物近似處理，推導得到了電磁波傳播的拋物近似數(shù)值方程：