大气波导是海洋环境中常见的反常大气折射结构,可对超短波和微波传播产生重要影响,会形成雷达探测盲区和超视距传输等现象。因此,实时预测雷达工作区内的大气折射率参数具有重要的指导意义。利用GPS信号反演大气折射率剖面与传统预测大气环境参数的方法相比有许多优势,隐蔽性更强。本文首先介绍了大气波导的形成、分类以及大气波导预测预报方法,然后利用抛物方程的分布傅里叶解法分析了低仰角GPS信号在不同海上低空大气折射环境下的传输特性,并讨论了蒸发波导高度对低仰角GPS传输特性的影响,结果表明GPS信号在大气波导条件下的传播特性与标准大气条件明显不同,其传播损耗要小于标准大气条件中的传播损耗。本文分析了水平非均匀蒸发波导条件下GPS信号的传播特性,计算结果显示蒸发波导的水平不均匀性使GPS信号的传播特性更加复杂。此外,文章的最后阐述了粒子群算法的基本理论,利用低仰角GPS信号对蒸发波导剖面、表面波导剖面进行了数值反演,结果表明该方法收敛速度较快,利用粒子群算法进行优化是可行的。