海洋无线电导航系统工作在中短波频段,利用地波进行定位,在此频段内,大气噪声强,存在天波干扰、远近效应、多径效应,信道特性复杂,对海洋无线电导航系统微弱信号接收技术的研究,需要了解信号传输信道特性及工作区域内存在的干扰及噪声情况,在此基础上才可以进一步研究微弱信号接收技术。
2.1 地波传播特性
海洋无线电导航系统工作在中短波频段,在这一频段上,信号可由两条路径到达导航接收机:一种是沿地表传播的表面波,另一种是电波以某一仰角射向电离层,经过反射后到达接收机的空间波。空间波可以经电离层一次反射到达接收机,也可以经多次反射到达。由于在海洋无线电导航系统中,主要依靠地波进行精确定位。因此,地波信号的传播特性是针对信道特性研究的重要理论基础之一。
在地波信号传输过程中,影响其传播的主要因素有两点:一点是地波信号场强垂直分量;另一点是地波信号时延。地波信号场强是无线电导航系统设计与实现过程中的一个重要的技术指标,它决定了系统的工作范围、接收机设计的灵敏度和动态范围;而地波信号则时延决定了无线电导航系统发射机、接收机之间的路径传播时延精度。因此,地波信号场强及时延的计算是整个系统的理论基础,采用正确的方法准确估算出地波信号的场强及时延能够有效的提高无线电导航系统测距及定位精度。
对于工作在中短波段的海洋无线电导航系统来说,其所处环境恶劣复杂,地波信号在传播过程中不仅要沿光滑海平面、粗糙海平面传播,往往还要经过不同的陆地、岛屿等。不同的传播介质,对场强水平分量的吸收程度也不相同。这就为地波信号场强的计算带来了困难。从工程应用的角度出发,地波信号传播介质一般不唯一,因此混合路径条件下地波场强的计算是无线电导航系统设计过程中的一个现实问题。相对而言,单一路径条件下地波信号场强的计算是混合路径条件下地波场强计算的基础。因此,本小节将按照先单一路径,后混合路径的顺序论述地波场强的计算方法,并给出仿真分析。
2.1.1 单一路径条件下地波场强计算
就单一传播路径来说,采用的场强计算方法主要有两种:一种是将传播路径等效成单一电导率的均匀光滑平面的方法,可以称之为“等效电导率法”;另外一种则是本节将作重点阐述的以求取地波衰减因子为主要内容的计算场强的方法。相对“等效电导率法”,本节介绍的方法具有思路明晰、精度高、特别适用于工程计算等优点,因此被广泛采用。
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