利用地球衛(wèi)星的無線電掩星技術(shù)

內(nèi)容概要

　　《利用地球衛(wèi)星的無線電掩星技術(shù)—波動(dòng)說處理法》的主要宗旨是推導(dǎo)一種純波動(dòng)說方法。給定點(diǎn)上某一諧波的振幅和相位用復(fù)譜級(jí)數(shù)形式來表示，其譜系數(shù)取決于介質(zhì)的折射梯度、譜數(shù)和波的初始條件。因此，因?yàn)檎凵涮荻炔粸榱?，譜系數(shù)在介質(zhì)中隨位置而變化，但是在各向同性介質(zhì)中它們不變。將譜級(jí)數(shù)在所有譜數(shù)上相加，就得到給定點(diǎn)上電磁場(chǎng)的總貢獻(xiàn)。譜數(shù)中的平穩(wěn)相位點(diǎn)表示對(duì)場(chǎng)計(jì)算有貢獻(xiàn)的主要鄰域。這里我們的目標(biāo)是從觀測(cè)到的接收波振幅和相位的時(shí)間序列復(fù)原譜系數(shù)。譜系數(shù)的量值與大氣層的吸收有關(guān)，它相對(duì)于各向同性介質(zhì)中保持定常相位的相移與對(duì)波的該譜分量上大氣折射梯度的累積效應(yīng)相關(guān)。譜系數(shù)的相移由折射率梯度引起的相位延遲譜密度函數(shù)給出。通過復(fù)原這種譜密度函數(shù)，由這些量的形式積分關(guān)系式可得到折射梯度的剖面。盡管此類問題的全波動(dòng)法因其復(fù)雜和麻煩而聲名狼藉，但仍然可通過明智地使用漸近技術(shù)和平穩(wěn)相位概念等方法將其數(shù)學(xué)部分變成易于處理的形式。這里將在波動(dòng)說范疇下處理射線理論中眾所周知的一些專題，如射線、焦散、折射、散焦和多徑，等等。
　　

作者簡(jiǎn)介

作者：（美國(guó)）梅爾本（William G.Melbourne） 譯者：北京跟蹤與通信技術(shù)研究所 劉迎春 合著者：張濟(jì)生

書籍目錄

第1章 利用地球衛(wèi)星進(jìn)行無線電掩星的背景和概述
 1.1 引言
 1.2 gps掩星觀測(cè)量中包含的信息
 1.3 gps掩星觀測(cè)的科學(xué)應(yīng)用
 1.4 多徑引起的問題和一些補(bǔ)救措施
 1.5 概述
 1.6 局限性和簡(jiǎn)化
 1.7 對(duì)后面章節(jié)的建議
 參考文獻(xiàn)
第2章 用薄相屏模型和標(biāo)量衍射理論分析來自球形邊界的電磁波散射
 2.1 引言
 2.2 球形介質(zhì)中的幾何光學(xué)
 2.3 薄相屏模型
 2.4 用一個(gè)薄相屏模型的多徑
 2.5 標(biāo)量衍射： 瑞利?謝曼菲爾德積分
 2.6 平穩(wěn)相位法
 2.7 利用薄屏/標(biāo)量衍射的數(shù)值結(jié)果
 2.8 探測(cè)電離層中的邊界
 2.9 菲涅耳相位擾動(dòng)造成的復(fù)原折射率誤差
 2.10 菲涅耳變換技術(shù)
 參考文獻(xiàn)
第3章 基于麥克斯韋方程的來自大透明球的散射：米氏散射理論
 3.1 引言
 3.2 標(biāo)量勢(shì)
 3.3 多次內(nèi)部反射
 3.4 反射和透射波振幅的菲涅耳公式
 3.5 米氏散射理論： 獲得邊界上的散射系數(shù)
 3.6 慢收斂問題
 3.7 謝曼菲爾德?沃森變換
 3.8 用漸近展開式計(jì)算散射系數(shù)
 3.9 以相位復(fù)矢量表示的散射系數(shù)
 3.10 在近地衛(wèi)星處計(jì)算漢克函數(shù)和勒讓德函數(shù)的漸近形式
 3.11 米氏散射理論的幾何光學(xué)解釋
 3.12 利用積分散射相位復(fù)矢量來計(jì)算米氏散射
 3.13 使用平穩(wěn)相位技術(shù)解釋散射
 3.14 電動(dòng)力學(xué)和幾何光學(xué)中平穩(wěn)相位概念的對(duì)偶性
 3.15 利用米氏散射理論的來自透明大折射球的衍射
 3.16 尋找彩虹
 3.17 極限情況
 參考文獻(xiàn)
第4章 波在分層介質(zhì)中的傳播： 薄膜法
第5章 在球形分層折射介質(zhì)中的傳播和散射
第6章 反演問題： 用譜理論復(fù)原大氣折射剖面
附錄a 多項(xiàng)推導(dǎo)
附錄b 焦散面
附錄c 多射線路徑的分離高度
附錄d 三階平穩(wěn)相位理論
附錄e 高斯電子密度分布引起的彎曲
附錄f 跳周對(duì)復(fù)原折射率的影響
附錄g 使用謝曼菲爾德?沃森變換
附錄h 愛里層堆疊中的特征矩陣
附錄i 分層介質(zhì)中的場(chǎng)方程
附錄j α～(ν，ν)和dg+(ν)/dν以及dα～(ν，ν)/dν和d2g+(ν)/dν2
之間近等價(jià)的條件
數(shù)學(xué)符號(hào)
縮略語

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：本書關(guān)注無線電掩星過程中電磁波的相位和振幅。電波來自遙遠(yuǎn)的發(fā)射機(jī)，穿過中間介質(zhì)到達(dá)接收機(jī)。接收機(jī)在掩星事件過程中測(cè)量電波的相位和振幅。利用這些測(cè)量值序列可推斷中間介質(zhì)的物理特性。無線電掩星是一種探測(cè)技術(shù)，遠(yuǎn)方航天器發(fā)射的無線電波在到達(dá)接收機(jī)前穿過中間的行星大氣。所謂“掩星”、“被掩”或者“星掩”是指發(fā)射機(jī)、行星及其大氣、接收機(jī)的幾何關(guān)系隨時(shí)間的變化。雖然通常涉及掩或者星食（或月食）的行星，最近使用這個(gè)詞時(shí)也包括了無星掩事件的情況，例如，通過電離層的航天器對(duì)航天器的探測(cè)或接收從反射面來的反射波。從嚴(yán)格掩星的接收機(jī)看，發(fā)射機(jī)可從被掩行星的邊緣升起或落下。當(dāng)來自發(fā)射機(jī)的無線電波經(jīng)過中間大氣層時(shí)，折射介質(zhì)會(huì)改變其傳播方向和速度。因此，相對(duì)于無中間介質(zhì)或無掩行星情況下保持不變的相應(yīng)值，接收機(jī)處電波的相位和振幅均發(fā)生了改變。隨著時(shí)間的演化，接收機(jī)處就產(chǎn)生電波相位變化和振幅變化的剖面并被接收機(jī)記錄。這些剖面可提供中間介質(zhì)的折射特性信息。在地震學(xué)中，使用分布在一定地理范圍內(nèi)的地震波檢測(cè)陣列研究從遙遠(yuǎn)地震傳到每個(gè)地震波檢測(cè)器上的各種類型的地震波。使用這種陣列，可以測(cè)量波到達(dá)陣內(nèi)不同站的不同時(shí)間和各種波的譜特性。從這些觀測(cè)量中可導(dǎo)出各種波經(jīng)過的不同路徑和介質(zhì)的某些物理特性。在無線電掩星中，提供類似信息的是掩星過程中一對(duì)發(fā)射機(jī)／接收機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)。

編輯推薦

《利用地球衛(wèi)星的無線電掩星技術(shù):波動(dòng)說處理法》是JPL深空通信與導(dǎo)航叢書之一。

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