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在现代国防和国民经济建设中,雷达的作用越来越大,它能探测远距离目标,对目标实时快速定位和跟踪。但是由于无线电波在大气中传播时会受到大气中不均匀介质的影响而产生电波折射效应,从而使得电波射线发生弯曲甚至严重偏离原方向;传播速度异于光速,探测数据与真实数据不符:最终导致无线电测量设备在定位、测速、导航时产生折射误差。因此,要提高无线电测量设备对目标的跟踪、测量、定位的精度,必须进行电波折射误差修正,这对进一步提高目标的精确定位和测速有着重要意义。目前,国内外常用的电波折射误差修正方法为地面气象参数预报法和射线描迹法。对于电子系统测量精度要求不是太高时可采用地面气象参数预报法,它具有快速、简单等优点。但是对精度要求较高时,一般采用射线描迹法。射线描迹法是以电波射线上的大气折射率为基础数据,根据不同的假设它可分为不同的方法,如大气球面分层法、准三维大气法、任意大气层法等。射线描迹法从理论上讲是严格的,方法本身不存在误差,电波折射修正精度仅仅取决于大气折射率剖面误差。目前最常用、实用的方法是大气球面分层法。但是,由于这种方法忽略了大气参数的水平不均匀性和时变特性,势必影响到电波折射修正精度。为此,本文提出了一种新的电波折射误差修正方法--基于遥感的电波折射误差修正方法。与目前常用的高精度的射线描迹法相比,这种方法具有“实时性”和“全天候”的优点。而且该方法不需要做大气环境的任何假设,通过直接测量雷达电波传播路径上的大气辐射亮温来进行电波折射误差修正,从而进一步提高修正精度。
本文首先介绍了对流层大气折射率及电波折射效应、目前常用的电波折射误差修正方法,重点研究了基于微波辐射计的实时电波折射修正方法,然后对本文研究的方法进行了仿真,并与常用的射线描迹法进行了比较和分析。实验测量结果表明,用双频微波辐射计直接测量大气辐射亮温进行大气折射修正的方法是可行的,其修正精度要比目前常用的射线描迹法的修正精度还要高,其修正精度仅仅取决于辐射计测量大气辐射亮温的误差。最后提出了更进一步提高大气折射误差修正精度的措施和方法设想。