蒸发波导环境下雷达超视距性能评估方法

蒸发波导是海洋大气环境中一种常见的自然现象，受其影响，雷达常常出现如超视距探测等异常特征。该文主要针对如何准确评估蒸发波导环境下雷达的探测能力问题，利用电磁波传播的数值方程并结合雷达接收机理论，构建了雷达探测定量评估的模型和方法。将该方法应用于2003年08月在大连海域的试验数据的分析中，理论分析的结果与雷达实际探测吻合较好，验证了该方法的正确性和实用性。
关 键 词 蒸发波导; 电磁波传播; 雷达超视距探测; 性能评估

雷达在实际的海洋环境工作中，常常受到异常大气折射结构的影响而出现异常的探测特征，蒸发波导是海洋环境中经常出现的异常大气折射结构。文献[1]利用无线电观测站资料对全球海域进行了大气波导发生规律的统计，其中蒸发波导发生的高度和强度随纬度、季节、一天内不同时间的变化而变化，一般在低纬度海域、夏季和白天，蒸发波导高度较高。蒸发波导能够陷获电磁波，这种效应会对雷达的性能产生重要的影响。传统的雷达性能(威力范围)分析方法依靠经典的雷达方程[2]，但没有充分考虑蒸发波导等异常大气折射结构的影响。国内开展的相关研究主要偏重于蒸发波导的机制、测量技术方法以及统计规律的调查。文献[3]研究了蒸发波导的形成以及波导特征量的计算方法。文献[4]通过试验调查了我国部分海域大气波导发生规律。文献[5]从原理上研究了大气波导对电磁波传播的影响，但没有进行定量化研究和试验。
本文通过研究蒸发波导对电磁波传播的影响，将电磁波传播的数值模型与雷达信号理论相结合，构建了蒸发波导环境下雷达性能定量评估方法。
1 蒸发波导对雷达异常探测影响评估的模型和方法
1.1 电磁波传播数值模型和解法
1.1.1 电磁波传播的抛物近似数值模型
文献[6-7]从电磁波麦克斯韦方程开始，对电磁波的海姆霍兹波动方程作抛物近似处理，推导得到了电磁波传播的抛物近似数值方程：