【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于氣象預測和無線電，特別涉及該領域中的一種估算和預測赤道地區超過時間概率99％的近地面或海面65m大氣折射率梯度年平均值的方法。
技術介紹
1、在現代電子信息技術中，對流層電波環境特性是影響雷達、通訊、導航等電子信息系統有效發揮效能的重要因素。無線電信息系統規劃、設計需要開展電波環境統計特性研究。電波環境作為無線電信息系統環境的重要組成部分，在系統的規劃、設計和運行保障中是必須要考慮的因素，應該建立和提升該區域信息化體系、網絡化體系作戰能力，建立和提升通訊、探測等電子系統的自適應能力建設。如果低估了電波傳播的影響，輕則影響系統可靠性，重則可能導致系統失效，但如果高估了電波傳播的影響，就會增加系統負荷和復雜度，既造成浪費，也增加技術難度，同時也會造成對其它系統的不必要干擾。
2、對流層對電波傳播的影響取決于對流層本身的電氣特性，大氣折射是表征這種電氣特性對電波傳播影響的重要無線電氣象參數。在超短波、微波頻段，對流層折射指數僅取決于空氣的介電常數，而介電常數又是大氣的氣溫、氣壓和濕度的函數，因此可通過大氣溫、壓、濕參數計算折射指數。對流層折射對傳播的影響主要在1～2km高度以下低層大氣，而低層大氣的折射指數梯度是傳播效應計算用到的主要參數，視距傳播特別是地面或海面視距傳播涉及到近地面或海面65m折射指數梯度，近地面或海面65km折射率梯度是研究地面或海面視距傳播需要考慮的主要環境影響因素。
3、視距傳播是指在發射天線和接收天線間能相互“看見”的距離內，電波直接從發射點傳播到接收點(有時包括有地面反
4、對于無線電信息系統的規劃和論證，對流層電波環境特性研究很大程度上依賴于對流層電波環境參數的獲取和統計。超過時間概率99％的近地面或海面65m大氣折射率梯度是大氣折射率隨高度分布的一種很重要的統計參量，它代表近地面或海面65m大氣折射率梯度參數時間概率99％出現的梯度值，代表一種極端情況，該參量需要大量的多年近地面或海面65m大氣折射率梯度統計而得。而近地面或海面65m大氣折射率梯度過去只能依靠氣象梯度儀、系留飛艇或高空探空氣球進行大氣折射率梯度探測，耗費人力物力，而且從快速反應時間來看，因觀測時間太長，并且不安全等因素。對于大洋、大海這樣的區域，不可能經常性架設氣象梯度儀，施放系留飛艇或高空探空氣球，觀測條件不容易達到，也不能滿足要求。因此獲取大量的多年近地面或海面65m大氣折射率梯度值比較困難。
5、國際上主要針對信息系統規劃設計，以電波環境特性的統計和電波傳播預測的長期統計模式為主，形成了適用于不同頻段、不同工作方式的電波環境統計模型和傳播預測模式。這些長期的研究成果在國際上集中反映在國際電信聯盟無線通信局(itu-r)itu-rp.453系列標準等建議中。
6、itu-r?p.453-11建議書中對海平面折射率n0、ns計算統計利用來自約1000個地面站為期5年(1955-1959年)的表面探測站點數據；ns中的濕項中值和65m折射率梯度計算統計使用歐洲中期天氣預報中心(ecmwf)為期兩年(1992-1993年)的數值天氣預報初始化氣象數據(一天四次)。數據范圍在經度方面從0°～360°，在緯度方面從+90°～-90°，分辨率為1.5°，itu-r?p.453-13建議書中分辨率已提高到0.75°。不同于網格點的位置的折射率濕項可利用四個最近的網格點值通過雙線性插值推導出來。數據文件可從無線電通信局獲取。1000m、100m折射率梯度計算統計使用99個探空站為期5年(1955-1959年)的高空探測數據。
7、除了以國際電信聯盟為代表的研究進展外，國際上一些代表性人物及其成果也影響深遠。通過氣象參數直接計算大氣折射率的計算公式首先由b.r.bean.和e.j.dutton在其專著
8、《radio?meteorlogy》中系統完整給出。這個公式對于頻率高于30ghz的電磁波，在通常所遇的氣壓、氣溫和相對濕度范圍內，計算的大氣折射率誤差在0.5％以內。科學家們結合無線電信息系統的需求進一步分析發現，對無線電氣象影響超視距、微波傳播等的基本因素主要是大氣折射率梯度。因此，之后的工作主要集中在與此相關的研究中。他們發現地面折射率的月平均值和地面以上1000m層內的折射率梯度有很好的相關性，之后美國、德國、日本、英國和中國幾個典型國家通過統計建模研究分別建立了與的指數關系式。
9、2010年abu-almal分析了阿拉伯地區指定站點的折射率梯度和等效地球半徑分布，以及其對微波視距鏈路系統的影響；oluwole在2013年分析了非洲氣象參數對大氣折射率的影響；aboualmal在2014年利用1997-2013年的氣象地面和探空資料17年的數據，分析了亞熱帶區域的1km以下折射率梯度；daniel?effiong?oku在2015年分析了非洲卡拉巴爾熱帶季風條件的大氣折射率季節變化，給出了雨季和干季期間的變化特征。
10、在無線電視距傳播設計中通常采用等效地球半徑估算視距傳播條件。大氣折射率時空變化會引起等效地球半徑的變化。例如傳播余隙及相應的收發天線高度，到達角變化以及收發天線方向特性的要求等等，自1933年schelleng首次推導出等效地球半徑的經典計算公式以來，后人針對其計算方法和分布特性進行了廣泛研究。熊浩等對等效地球半徑的內涵及表達方式進行了細致描述。近年來，世界各國學者利用實測氣象數據開展了大量等效地球半徑分布特性研究。例如，2006年afullo?t?j等研究了南非地區等效地球半徑因子的分布特性；2011年印度naveen?kumar?chaudhary分析了印度半沙漠地區對無線電傳播中與大氣折射率梯度緊密相關的k因子的影響；2014年adediji?a?t研究給出了尼日利亞akure地區等效地球半徑因子的氣象特征對無線電鏈路的影響。2016年etokebe?i?j,計算獲得了尼日利亞首都lagos在晴空條件下的等效地球半徑分布，并給出了當折射率梯度在給定范圍內時等效地球半徑因子的分布情況。這表明利用不同地點的氣象參數獲得等效地球半徑的分布特征后，可用于分析地面無線電系統視距鏈路的傳播環境，進而評估大氣折射對無線電系統性能的影響。
11、國內在對流層大氣電波環境特性方面開展了大量的研究，取得了我國大量電波環境統計數據、模型和傳播預報模式。中國電子科技集團公司第二十二研究所(中國電科22所)是國內唯一從事電波環境特性觀測和研究的專業研究所，長期從事無線電氣象專業方向的研究。在對流層電波環境特性研究方本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種估算和預測赤道地區超過時間概率99％的近地面或海面65m大氣折射率梯度年平均值的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述估算和預測赤道地區超過時間概率99％的近地面或海面65m大氣折射率梯度年平均值的方法，其特征在于：步驟1中的若干年不少于6年。
【技術特征摘要】
1.一種估算和預測赤道地區超過時間概率99％的近地面或海面65m大氣折射率梯度年平均值的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張玉生，郭相明，康士峰，趙振維，趙強，
申請(專利權)人：中國電波傳播研究所中國電子科技集團公司第二十二研究所，
類型：發明
國別省市：
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