n为观测采新万博电子竞技样点的数目

当前位置:万博电竞体育 > 新万博电子竞技 > n为观测采新万博电子竞技样点的数目
作者: 万博电竞体育|来源: https://www.sitmovie.com|栏目:新万博电子竞技

文章关键词:万博电竞体育,折射剖面

  (中国电波传播研究所,山东青岛266107)摘要:通用分段模型是月统计模型,在实测地面折射率与当地的月统计平均值相差较大时,模型计算 的折射率剖面与实测剖面的偏离较严重。为提高分段模型对折射率剖面模型的预报精度,基于1986一1995 年的历史气象探空数据建立分段模型,并统计分析了分段模型参数(1,C.、C9)与地面折射率。 的线性关系式,据此对折射率剖面分段模型进行了改进。通过与Hopfield模型.通用分段模型的比较, 结果表明对分段模型的改进方法是有效的。 关键词:大气折射;Hopfield模型:分段模型 地球周围大气层的折射率不同于真空折射率,使得无线电在其中传播时引起传播延迟和路径弯曲,是制约测距、测角和测速精度提高的主要因素。研究大气折射,首先要取得大气折射率的空间分布,目前精确的大气 折射率剖面是由气象探空数据换算得到的,完成一次探空至少需要30分钟,且成本高,而利用历史气象探空数 据建立当地折射率剖面模型的方法,得到了广泛的研究与应用。 B.R.Bean曾在1962年对参数1随地面折射率.7‰的变化的作了统计分析【l】【21,较好的应用在等效地球半 径折射误差修正方法中,由于折射率模型采用的是线性模型,无法满足高精度修正要求。通过统计分析发现: 分段模型参数1、q、c9与地面0具有很好的线性关系,并以此线性关系式来建立模型,通过国内某区域 13个气象探空站对模型进行了验证,结果表明:改进后的模型更好地吻合了实际折射率剖面。 2折射率剖面模型 目前常见的折射率剖面模型有:线性模型、指数模型、双指数模型、Hopfield模型和分段模型【31141,而后两 种剖面模犁的预报精度相对较高,工程上常采用这两种模型。 2.1 Hopfield模型 Hopfield模犁又称双四次方折射指数模型,它的静力项是在标准大气假设下,根据是根据大气静力学理论得 到;非静力项(通常称为湿项)是模仿静力项给出的【5】。形式如F: 其中,。——折射率静力项,N;。,——折射率非静力项,N; m——地面折射率,N; %——地面海拔高度,km: 曰j——静力项等效高度【61,日j=40.136+0.14872 to(hn); 日。——非静力项项等效高度,取1 lkm。 2.2分段模型 通过多年对多地区大气折射指数大量实测数据的统计分析发现:近地面lkm以下高度的大气折射率呈线km高度以上的折射率常年比较稳定,且近地面lkm至海拔9km和海拔9.60kin都可用负指数模型来 近似,折射率分段模型的形式如下: 作者简介:陈祥明(1983.),男,硕士, 主要从事大气折射误差修正等方面的研究。 147 lNo一伪一%) ^r(功={lexpE--q(h一%一1)】%+lkm<h<gkm lz liv9exp[-c9(厅一9,】 其中,No——地面折射率,N; ANl——近地lkm处折射率梯度,N/km; 1——离地lkm处折射率,N; C,——离地lkm至海拔9km的指数衰减率,1/km; :——海拔9km处折射率,N; co——海拔9km以上的指数衰减率,1/km。 从(2)式中看出:l业trl、C1和C9是分段模型的三个关键参数,可以统计分析当地的历史气象探空数 据得到。 3分段模型的改进 通用的分段模型参数每个月份给出一组参数,只能反映当地不同月份的折射率的大致变化情况, 而对于月初和月末的几天,与实测剖面的吻合性往往较差。 利用当地每组历史气象探空数据进行分段模型建模,统计模型参数/!kNl、cl、C9随地面折射率“ 的关系式。以太原站为例,根据1986.1995年特性层【71气象数据进行建模,模型参数l、Cl、C。随 地面折射率。的变化趋势如图l~图3所示,图中横坐标为地面折射率初值,纵坐标为模型参数。 C9随实测No的变化趋势从以上三幅图中可以看出:参数l、Cl、c9与地面折射率o的线性相关性非常强,可近似表 示成与实测0的下列线 其中,i=矾、cl、C9,系数ai和bi可以用最小二乘法拟合得到。由此,只要已知地面折射率,就可以获取折射率剖面,下文中称此为改进模型。 4结果及分析 选取1000E~1150E,340N--460N范围内13个气象站点,基于1986.1995年十年的特性层探空数据进行折射 率剖面建模,并对模型的预报效果进行对比分析。 4.1改进模型参数 利用历史气象数据,按照第3节的建模方法对各站点分段模犁参数M、cl、C9与地面折射率o进行回 归分析,得到改进模型参数,见表l: 表1改进模型参数列表 ANl cl C9 气象站点 系数项 常数项 系数项 系数项 常数项 常数项 (10-4) Oo‘3) (10。4) 额济纳旗 O.531 .111.58 3.52 17.4 .O.121 O.152 张掖 0.508 —97.64 4.09 6.38 .3.07 0.227 民勤 0.512 一101.OO 4.07 6.97 .2.63 0.215 兰州 0.391 .69.92 5.08 .14.8 .3.39 O_23l 二连浩特 0.540 .114_37 3.52 18.8 .1.36 O.187 0.524.105.59 4.17 4.78 .2.73 0.22l 呼和浩特 0.469 .94.18 4.12 4.23 .3.39 O.24l 临河 0.494 .99.35 3.88 8.29 .3.23 0.236 东胜 0.521 .102124 4.29 3.39 .3.3l 0.234 太原 0.437 .86.86 3.84 7.38 .3.72 0.253 邢台 O.361 .70.20 3.70 2.35 .3.47 0.253 张家口 0.467 .98.42 3.75 11.3 .3.64 0.252 夏河合作 0.34l -47.04 8.49 .73.1 .5.70 O.27l 4.2均方根误差统计 将以气象探空数据换算得到的折射率视为真实值,用均方根误差RMS来衡量剖面模型与真实剖面的吻合程 度,RMS的计算公式为: 其中,n为观测采样点的数目,玉和i分别表示模型计算的折射率和实测折射率值。下表给出的是Hopfield模型、通用分段模型以及改进模型预报折射率剖面的比较结果: 表2、各模型均方根误差比较 气象站点 Hopfield模型 通用分段模型 改进模犁 额济纳旗 4.06 5.54 3.12 张掖 4.26 4.89 3.2l 民勤 4.32 5.46 3.44 兰州 4.4l 4.92 3.29 二连浩特 4.03 5.42 3.10 乌拉特中旗 3.59 4.96 2.8l 呼和浩特 3.84 5.24 3.40 临河 3.68 5.1l 3.29 东胜 3.72 5.19 3.16 149 太原 4.10 5.48 3.87 邢台 5.03 6.70 5.Ol 张家口 3.55 5.22 3.31 夏河合作 5.22 3.75 2.65 从表1中可以看出:改进模型比通用分段模型对折射率剖面的预报效果有所改善;同时,较Hopfield模型也 有一定优势。 另外,还分别按月份和海拔高度(取每500m为一个步长,直到海拔30kin)统计了模型剖面与实测剖面的均 方根误差RMS,以太原站为例: 图4按月份统计RMS 图5按海拔高度统计RMS 从图4和图5的个例中可以直观的看出:通用分段模型计算获取的折射率剖面与实测剖面的偏离相对较大; 就垂直剖面而言,均方根误差较人的部分集中在近地12kin左右,随着海拔高度的增加,Hopfield模型稍稍逊于 分段模型。 同时,从其它站点统计的均方根误著来看,也有类似的结论。 5结论 通过统计分析分段模型各参数AN.、cl、C。随地面折射率^厂0的变化趋势,用最小二乘法拟合了它们之间 的线性关系式,以此对分段模型进行改进。用国内某区域13个气象站点的实测历史剖面进行了均方根误差的统 计比较。结果表明,改进后的模型与实测剖面具有较好的一致性,验证了改进方法的实用性。 同时,Hopfield模型和改进模犁都引入了地面气象参数,从而改善了对折射率剖面的预报精度。由此,为获 取更加切合实际的折射率剖面,针对不同的气象条件对剖面模型进行修正是有必要的。 参考文献 【1】B.R.Bean,Troposphericrefraction,AdvencesinRadio Research,l964,1. 【2】B.R.Bean,E.J.Dutton.RadioMeteorology『M1.DoverPublications,Inc.NewYork,1968 【3】黄捷,张仁芳,胡大璋.屯波大气折射误差修正,北京:国防工业出版社,1999. 【4】谢益溪,新万博电子竞技J拉菲涅特,JP蒙等.电波传播——超短波 微波 毫米波【M】.北京:电子工业出版社,1990年. 【5】HopfieldH.S.Two-quartictroposphericrefractivityprofile forcorrectingsatellitedata.Journalof Geophysical Research,1969,74. 【6】HopfieldH.S.TropophericeffectOn eleetromagnetically measured range:Prediction fromsurfaceweatherdata. RadioSci,1970,6(3). 《大气科学辞典》编委会:大气科学辞典[M】.北京:气象出版社,1994年.150

网友评论

我的2016年度评论盘点
还没有评论,快来抢沙发吧!