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蒸发波导中的时间反演抛物方程定位法

冯菊 廖成 张青洪 盛楠 周海京

蒸发波导中的时间反演抛物方程定位法

冯菊, 廖成, 张青洪, 盛楠, 周海京
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  • 蒸发波导是一种在海面上频繁出现的多径传播环境,会引起信号畸变,导致常规算法分辨率下降,使得雷达测向测距误差加大甚至无法工作. 本文提出了一种基于方向图加载的时间反演抛物方程定位算法,能够有效地处理蒸发波导效应,自适应地补偿信号畸变,形成与传播环境相匹配的、经过时间反演的电波,从而稳健地实现对目标的聚焦定位. 该算法能够巧妙地利用多径效应,增大天线阵列的有效口径,得到超分辨率的效果. 另外,它还对阵元间距有着较高的宽容性,这样就可以采用稀布形式,从而提高算法的实用性,增加其适用范围. 仿真结果表明,对于相同口径的阵列天线,该算法使方位分辨率较自由空间提高了2倍以上;在30λ 的大阵元间距下,旁瓣电平在8.96 dB以下,有效地抑制了鬼像的产生. 该算法具有较强的稳健性和较高的精度,在海面通信、搜救、预警等领域有着广阔的应用前景.
    • 基金项目: 国家自然科学基金–中物院联合基金资助项目(批准号:11076022)、国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2013CB328904 )和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20120184110013)资助的课题.
    [1]

    Tappert F D 1997 Wave propagation and underwater acoustics (Berlin Heidelberg: Springer) pp224-287

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    Dockey G D 1988 IEEE T Antenn. Propag. 36 1464

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    Zhang Q H, Liao C, Sheng N, Cheng L L 2013 Acta Phys. Sin. 62 204101 (in Chinese)[张青洪, 廖成, 盛楠, 陈伶璐 2013 物理学报 62 204101]

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    Kim S, Edelmann G F, Kuperman W A, Hodgkiss W S, Song H C, Akal T 2001 J. Acoust. Soc. Am. 110 820

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    Zhang T W, Yang K D, Ma Y L 2010 Chin. Phys. B 19 124301

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    Blomgren P, Papanicolaou G, Zhao H K 2002 J. Acoust. Soc. Am. 111 230

    [12]

    Papanicolaou G, Ryzhik L, Solna K 2002 Matematica Contemporanea 23 139

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    Liang M S, Wang B Z, Zhang Z M, Ding S, Zang R 2013 Acta Phys. Sin. 62 058401 (in Chinese) [梁木生, 王秉中, 章志敏, 丁帅, 臧锐 2013 物理学报 62 058401]

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    Zhou H D, Wang B Z, Ding S, Ou H Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 114101 (in Chinese) [周洪澄, 王秉中, 丁帅, 欧海燕 2013 物理学报 62 114101]

  • [1]

    Tappert F D 1997 Wave propagation and underwater acoustics (Berlin Heidelberg: Springer) pp224-287

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    Dockey G D 1988 IEEE T Antenn. Propag. 36 1464

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    Zhang J P, Wu Z S, Zhao Z W, Zhang Y S, Wang B 2012 Chin. Phys. B 21 109202

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    Zhang Q H, Liao C, Sheng N, Cheng L L 2013 Acta Phys. Sin. 62 204101 (in Chinese)[张青洪, 廖成, 盛楠, 陈伶璐 2013 物理学报 62 204101]

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  • [1] 蒋涛, 任金莲, 蒋戎戎, 陆伟刚. 基于局部加密纯无网格法非线性Cahn-Hilliard方程的模拟. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191829
    [2] 刘厚通, 毛敏娟. 一种无需定标的地基激光雷达气溶胶消光系数精确反演方法. 物理学报, 2019, 68(7): 074205. doi: 10.7498/aps.68.20181825
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    [4] 王晓雷, 赵洁惠, 李淼, 姜光科, 胡晓雪, 张楠, 翟宏琛, 刘伟伟. 基于人工表面等离激元的厚度渐变镀银条带探针实现太赫兹波的紧聚焦和场增强. 物理学报, 2020, 69(5): 054201. doi: 10.7498/aps.69.20191531
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  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-26
  • 修回日期:  2014-03-29
  • 刊出日期:  2014-07-05

蒸发波导中的时间反演抛物方程定位法

  • 1. 西南交通大学电磁场与微波技术研究所, 成都 610031;
  • 2. 北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094
    基金项目: 

    国家自然科学基金–

    中物院联合基金资助项目(批准号:11076022)、国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2013CB328904 )和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20120184110013)资助的课题.

摘要: 蒸发波导是一种在海面上频繁出现的多径传播环境,会引起信号畸变,导致常规算法分辨率下降,使得雷达测向测距误差加大甚至无法工作. 本文提出了一种基于方向图加载的时间反演抛物方程定位算法,能够有效地处理蒸发波导效应,自适应地补偿信号畸变,形成与传播环境相匹配的、经过时间反演的电波,从而稳健地实现对目标的聚焦定位. 该算法能够巧妙地利用多径效应,增大天线阵列的有效口径,得到超分辨率的效果. 另外,它还对阵元间距有着较高的宽容性,这样就可以采用稀布形式,从而提高算法的实用性,增加其适用范围. 仿真结果表明,对于相同口径的阵列天线,该算法使方位分辨率较自由空间提高了2倍以上;在30λ 的大阵元间距下,旁瓣电平在8.96 dB以下,有效地抑制了鬼像的产生. 该算法具有较强的稳健性和较高的精度,在海面通信、搜救、预警等领域有着广阔的应用前景.

English Abstract

参考文献 (16)

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