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大气波导辅助自适应超视距感知
资料介绍
一、研究背景与意义
在现代无线通信与雷达探测领域，电磁波的传播距离受地球曲率限制，传统视距传播的覆盖范围存在固有瓶颈，一般情况下，标准大气环境中地面雷达对海平面目标的探测距离仅为40~50公里，无法满足远海预警、远程通信等场景的超视距需求。大气波导作为对流层中一种特殊的反常大气折射现象，能够将电磁波陷获在一定厚度的大气层内，实现类似波导传输的效应，使得电磁波可以沿地球表面传播数千公里，突破传统视距传播的极限，因此利用大气波导实现超视距感知成为当前领域的研究热点。
我国拥有广阔的管辖海域，在南海、东海等远海区域，大气波导现象发生概率常年保持在60%以上，尤其是夏季部分海域的发生概率超过80%，这为开展大气波导辅助超视距感知提供了天然的环境基础。发展大气波导辅助自适应超视距感知技术，一方面可以大幅提升现有雷达、通信装备的作用距离，无需对硬件进行大规模改造即可实现超视距探测与通信能力跃升，成本效益优势显著；另一方面，该技术能够拓展海洋监测、远海防御、应急通信的覆盖范围，对维护我国海洋权益、提升海防安全能力具有重要战略意义。
二、大气波导的形成机理与分类
（一）形成机理
大气折射率梯度是决定电磁波传播轨迹的核心因素，标准对流层大气中，大气折射率随高度升高逐渐降低，修正折射率梯度约为0.117 M单位/百米，电磁波沿直线传播后会逐渐偏折离开地面。当大气出现特定的温湿度分布，使得修正折射率梯度小于0时，电磁波传播轨迹会向地面方向偏折；当偏折曲率大于地球表面曲率时，电磁波就会被陷获在一定厚度的大气层内，在上下边界之间不断反射向前传播，从而形成大气波导。
具体而言，近海面大气中，蒸发作用使得近地面水汽压随高度升高快速下降，极易形成负的折射率梯度；而在对流层中上部，当存在逆温层或干空气下插过程时，也会形成温度随高度升高、湿度随高度降低的分布，进而产生大气波导。
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