CN105717375B - 一种海洋近地层大气电磁波能量分布综合检验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海洋近地层大气电磁波能量分布综合检验系统，包括岸基矗立型测量系统、船载移动型测量系统和辅助决策系统；其特征在于：所述岸基矗立型测量系统包括设置在钢架上的电磁波接收系统、第一计算机和北斗通信装置；所述电磁波接收系统包括滤波、检波、放大器、脉冲功率计和数据采集器；所述滤波、检波、放大器连接有喇叭天线；所述电磁波接收系统与第一计算机控制连接；该发明该系统具有适用范围广，场地要求低，船载平台架设简便，自动化程度高，传感器自适应组网能力强等特点。通过辅助决策系统提供的研究区域电磁波能量初步态势评估结果，可为研究人员是否进行测量试验。
Description
技术领域
本发明涉及一种海洋近地层大气电磁波能量分布综合检验系统及方法，适用于完整、实时地检测微波信号源发出电磁波的能量在海洋近地层大气分布的综合检验系统。
背景技术
微波信号源辐射的电磁波在一定空间内的态势分布是检验与修正抛物方程等电磁波传播算法，验证与改进电子设备使用效能预测方法，掌握信息设备辐射的电磁波能量在空间的分布形式等研究所需的重要基础数据，特别是对于海洋近地层大气中电子设备使用效果分析等研究工作来说是不可或缺的关键数据。以往在进行上述研究过程中，利用在岸边架设的微波辐射源与在一定距离处的接收装置获得某一路径上电磁波能量的点数据，进而合成线数据。然而，上述点、线数据量在采集空间上离散程度较大，无法覆盖研究的传播空间区域，严重影响了后续电磁波传播等领域的研究。
发明内容
现有技术难以满足人们的生产生活需要，针对上述问题，本发明旨在提供一种海洋近地层大气电磁波能量分布综合检验系统及方法。由于对一定海域进行近地层大气电磁波能量分布研究所需的经费多、时间长，因此为了更加高效地开展相关研究工作，同时节省运行成本，提高试验效费比，在开展相关试验前首先通过辅助决策系统初步分析需要检验的海域大气中不同频段电磁波能量的空间分布态势，根据结果以及研究海域的试验条件适时地运行岸基矗立型测量系统和船载移动型测量系统。矗立型测量系统和船载移动型测量系统与架设于岸边的微波信号源构成一条完整的“闭环”链路，通过两型系统采集的线数据，进而构建出面数据，从而为后续相关研究提供数据支撑。
为实现该技术目的，本发明采用的技术方案是：一种海洋近地层大气电磁波能量分布综合检验系统及方法，包括岸基矗立型测量系统、船载移动型测量系统和辅助决策系统；
所述岸基矗立型测量系统包括设置在钢架上的电磁波接收系统、第一计算机和北斗通信装置；所述电磁波接收系统包括滤波、检波、放大器、脉冲功率计和数据采集器；所述滤波、检波、放大器连接有喇叭天线；所述电磁波接收系统与第一计算机控制连接；所述船载移动型测量系统包括系留式探空球、自组网电磁波强度测量模块、第二计算机和第二北斗通信装置；所述系留式探空球通过连接绳系在船体上，且在连接绳上设置有自组网电磁波强度测量模块，所述自组网电磁波强度测量模块包括微型全向天线、滤波器、放大器、采集、存储和传输模块；所述第二计算机控制自组网电磁波强度测量模块中的各模块采集数据，并采用非实时方式读取数据；所述辅助决策系统包括气象环境评估模块、电磁波能量分布计算模块、电磁波能量分布显示模块；所述气象环境评估模块负责提供海洋近地层大气修正折射率分层信息；电磁波能量分布计算模块根据气象环境评估模块提供的大气修正折射率分层信息以及微波辐射源参数计算出给定频率微波辐射源在海洋近地层大气中的能量分布；电磁波能量分布显示模块根据电磁波能量分布计算模型输出的数据，依据用户需求显示任意距离—高度的电磁波能量分布画面。
进一步，所述自组网电磁波强度测量模块设有五组，且间隔两米设置；所述电磁波接收系统设置有六组，且间隔3米设置。
使用方法包括以下步骤：步骤一，辅助决策系统初步分析；步骤二，电磁波辐射；步骤三，电磁波数据接收；
其中在步骤一中，使用辅助决策系统进行初步分析；
在步骤二中，将微波信号源部署于沿海岸边并向海上辐射电磁波；
在步骤三中，在岸边安装的岸基矗立型测量系统接收电磁波数据；同时，在离岸边不同距离处的水域内分别部署的船载移动型测量系统收集不同距离和高度上的电磁波信号强度，为后续电磁波传播模型检验、电子设备使用效能检验等提供准确的电磁波传播衰减、能量分布等重要的验证数据。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该发明该系统具有适用范围广，场地要求低，船载平台架设简便，自动化程度高，传感器自适应组网能力强等特点。通过辅助决策系统提供的研究区域电磁波能量初步态势评估结果，可为研究人员是否进行测量试验，何时运行岸基矗立型测量系统和船载移动型测量系统提供辅助决策。通过岸基矗立型测量系统同时采集岸边不同高度处的电磁波能量分布数据，通过船载移动型测量系统同时采集海上传播路径上不同高度处的电磁波能量分布数据，两个测量系统可通过无线通信模块进行数据传输和数据校验。海洋近地层大气电磁波能量分布综合检验系统采集的数据在实时性、完整性、全面性等方面与传统系统相比有显著的提升。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的岸基矗立型测量系统结构示意图；
图3为本发明的船载移动型测量系统结构示意图；
图4为本发明的辅助决策系统结构示意图；
图5为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅说明书附图1-5，本发明实施例中，一种海洋近地层大气电磁波能量分布综
合检验系统及方法，包括岸基矗立型测量系统1、船载移动型测量系统2和辅助决策系统3；
所述岸基矗立型测量系统1包括设置在钢架A上的电磁波接收系统11、第一计算机15和北斗通信装置16；所述电磁波接收系统11包括滤波、检波、放大器111、脉冲功率计112和数据采集器113；所述滤波、检波、放大器11连接有喇叭天线14；所述电磁波接收系统11与第一计算机15控制连接；所述船载移动型测量系统2包括系留式探空球21、自组网电磁波强度测量模块22、第二计算机23和第二北斗通信装置24；所述系留式探空球21通过连接绳系在船体上，且在连接绳上设置有自组网电磁波强度测量模块22，所述自组网电磁波强度测量模块22有五组，且间隔两米设置；自组网电磁波强度测量模块组成(组数以及相互间隔可根据研究需要进行调整)，测量模块覆盖频段广，可在每次试验中进行灵活配置，测量信号源辐射路径上海洋近地层大气不同高度、距离处的电磁波信号强度。船载移动型测量系统可架设在不同吨位的试验船上，使用时高度可以按照研究需求进行调节，最高可升至1000米，从而覆盖海洋近地层大气。
所述自组网电磁波强度测量模块22包括微型全向天线、滤波器、放大器、采集、存储和传输模块；所述第二计算机23控制自组网电磁波强度测量模块22中的各模块采集数据，并采用非实时方式读取数据；所述辅助决策系统3包括气象环境评估模块31、电磁波能量分布计算模块32、电磁波能量分布显示模块33；所述气象环境评估模块31负责提供海洋近地层大气修正折射率分层信息；电磁波能量分布计算模块32根据气象环境评估模块提供的大气修正折射率分层信息以及微波辐射源参数计算出给定频率微波辐射源在海洋近地层大气中的能量分布；电磁波能量分布显示模块33根据电磁波能量分布计算模型输出的数据，依据用户需求显示任意距离—高度的电磁波能量分布画面。所述电磁波接收系统11设置有六组，且间隔3米设置。
使用方法包括以下步骤：步骤一，辅助决策系统初步分析；步骤二，电磁波辐射；步骤三，电磁波数据接收；其中在步骤一中，使用辅助决策系统进行初步分析；在步骤二中，将微波信号源部署于沿海岸边并向海上辐射电磁波；在步骤三中，在岸边安装的岸基矗立型测量系统接收电磁波数据；同时，在离岸边不同距离处的水域内分别部署的船载移动型测量系统收集不同距离和高度上的电磁波信号强度，为后续电磁波传播模型检验、电子设备使用效能检验等提供准确的电磁波传播衰减、能量分布等重要的验证数据。
对于本领域技术人员而言，然而本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种海洋近地层大气电磁波能量分布综合检验系统，包括岸基矗立型测量系统、船载移动型测量系统和辅助决策系统；其特征在于：
所述岸基矗立型测量系统包括设置在钢架上的电磁波接收系统、第一计算机和北斗通信装置；所述电磁波接收系统包括滤波、检波、放大器、脉冲功率计和数据采集器；所述滤波、检波、放大器连接有喇叭天线；所述电磁波接收系统与第一计算机控制连接；
所述船载移动型测量系统包括系留式探空球、自组网电磁波强度测量模块、第二计算机和第二北斗通信装置；所述系留式探空球通过连接绳系在船体上，且在连接绳上设置有自组网电磁波强度测量模块，所述自组网电磁波强度测量模块包括微型全向天线、滤波器、放大器、采集、存储和传输模块；所述第二计算机控制自组网电磁波强度测量模块中的各模块采集数据，并采用非实时方式读取数据；
所述辅助决策系统包括气象环境评估模块、电磁波能量分布计算模块电磁波能量分布显示模块；
所述气象环境评估模块负责提供海洋近地层大气修正折射率分层信息；电磁波能量分布计算模块根据气象环境评估模块提供的大气修正折射率分层信息以及微波辐射源参数计算出给定频率微波辐射源在海洋近地层大气中的能量分布；电磁波能量分布显示模块根据电磁波能量分布计算模型输出的数据，依据用户需求显示任意距离—高度的电磁波能量分布画面。
2.根据权利要求1所述的一种海洋近地层大气电磁波能量分布综合检验系统，其特征在于：所述自组网电磁波强度测量模块设有五组，且间隔两米设置；所述电磁波接收系统设置有六组，且间隔3米设置。
3.一种根据权利要求1所述的一种海洋近地层大气电磁波能量分布综合检验系统的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，辅助决策系统初步分析；步骤二，电磁波辐射；步骤三，电磁波数据接收；
其中在步骤一中，使用辅助决策系统进行初步分析；
在步骤二中，将微波信号源部署于沿海岸边并向海上辐射电磁波；
在步骤三中，在岸边安装的岸基矗立型测量系统接收电磁波数据；同时，在离岸边不同距离处的水域内分别部署的船载移动型测量系统收集不同距离和高度上的电磁波信号强度，为后续电磁波传播模型检验、电子设备使用效能检验提供准确的电磁波传播衰减、能量分布的验证数据。
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