若采用PＧJ(PalusＧJeske)经验模型,可以从理论上计算出当前海域的蒸发波导高度.PＧJ模型需要以测量高度上的空气温度、风速、相对湿度及海水表面温度为参数,根据总体Richardson数判断海洋表面与上方大气的稳定性情况,并按相应方程式计算波导高度[１７].
根据数次海域测量中取得的气象数据,海洋表面空气温度的波动范围为２．０~４．２℃,海洋表面海水温度为２．８~５．５℃,海洋表面风速约２０~２８km/h,海洋表面湿度大致为８０％~９５％.据此,可计算蒸发波导理论高度的范围.取风速为２４km/h,海水表面温度为４．１℃,气海温差为－２~２℃,相对湿度按步长５％取值,则波导高度变化范围如图４所示.理论计算表明:测量环境下波导层高度不超过６m,在无线信号传播中波导层几乎不起作用,接收信号中的波导分量十分微弱.
其中:λ为载波频率(Hz),d为发射机与接收机之间的距离(m),ht为发射天线高度(m),hr为接收天线高度,hω(t)为不同时段的潮汐等效高度(m).
图５a中,相比传统两径模型,引入平均高度潮汐因子后,修正模型预测结果更符合实测结果,但是在１０km之后,预测结果与实测结果逐渐偏离更大.由于在测量期间潮汐高度持续变化,在一段时间之后信道模型不再适用于当前海面高度.因此,本文考虑引入潮汐高度时变因子的两径模型.
通过潮汐高度的变化记录,潮汐时变因子可大致通过正弦函数拟合,其表达式为
其中t为测量时刻参考值.图５b为２种修正两径模型预测结果和实测结果,可知潮汐时变修正两径模型预测效果比传统两径模型和潮汐单值修正两径模型均具有显著优势.
