阅读说明：本技术 一种基于空中系留平台的海洋蒸发波导探测系统 (Ocean evaporation waveguide detection system based on aerial mooring platform ) 是由 王心鹏 薄文波 朱先德 吴宝勤 王光杰 董涛 赵建锐 门雅彬 孔佑迪 赵辰冰 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于空中系留平台的海洋蒸发波导探测系统,包括：一个温湿压廓线测量模块、一个船载接收终端和一个数据处理模块。温湿压廓线测量模块在待测海域完成气象参数、海水表皮温度测量,船载接收终端与温湿压廓线测量模块间进行测量数据和控制指令的收发,数据处理模块通过计算获取蒸发波导高度和强度参数。本发明技术方案,能够解决现有技术中海洋蒸发波导的快速探测,实现不同预测模型适应性的有效评估,提高海洋蒸发波导探测的准确度。(The invention provides an ocean evaporation waveguide detection system based on an aerial mooring platform, which comprises: the system comprises a temperature and humidity pressure profile measuring module, a shipborne receiving terminal and a data processing module. The temperature and humidity pressure profile measuring module is used for measuring meteorological parameters and seawater skin temperature in a sea area to be measured, the shipborne receiving terminal and the temperature and humidity pressure profile measuring module are used for receiving and transmitting measurement data and control instructions, and the data processing module is used for obtaining evaporation waveguide height and strength parameters through calculation. According to the technical scheme, the problem of rapid detection of the marine evaporation waveguide in the prior art can be solved, effective evaluation of adaptability of different prediction models is realized, and the accuracy of detection of the marine evaporation waveguide is improved.)

一种基于空中系留平台的海洋蒸发波导探测系统

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，特别涉及一种基于空中系留平台的海洋蒸 发波导探测系统。

背景技术

蒸发波导经常出现在海洋大气边界层底层大气结构，其产生于特定气象水 文条件下海-气相互作用引起的海面水汽蒸发。其中，海面上大气湿度随高度 锐减形成较大的湿度垂直梯度变化，属于一种特殊的无基础层的表面波导类 型，蒸发波导的高度通常在40米以下。蒸发波导是导致海上雷达探测及通信 系统不能正常工作的一种重要环境因素，其可以捕获30MHz以上的无线电波， 并以很低的衰减传播到视距范围。对于雷达系统来说，蒸发波导可形成雷达空 洞，产生盲区，也可使雷达波束产生超视距传播，增加雷达作用距离。

为使海洋雷达、通信、导航等系统能够在不同海洋气候条件下工作性能均 能充分发挥，必须对蒸发波导的出现规律和探测方法进行研究，从而对其特性 进行有效评估。根据蒸发波导的结构可由大气修正折射指数剖面来表征的基本 原理，蒸发波导的出现及特征可通过对大气不同高度层温湿压参数的测量来获 取，因此需要对温湿压廓线探测技术进行研究，从而实现对蒸发波导高度、强 度等参数实现快速测量，满足海洋调查、科学研究及军事应用等需求。

目前，获取蒸发波导重要参数，主要包括：1、构建蒸发波导预测模型， 利用气象参数，通过近地层相似理论，诊断蒸发波导修正折射率廓线和高度； 2、使用气象参数传感器测量不同高度层数据，通过拟合方法得到大气修正折 射率廓线，从而获得蒸发波导高度、强度；3、对雷达海杂波数据进行反演， 获取大气修正折射率廓线，进而获得蒸发波导参数。在实际应用中，以上三类 方法互有优劣，针对不同的使用条件需要采取不同的方法。

因此，如何提供一种海洋蒸发波导探测系统，解决现有技术中海洋蒸发波 导的快速探测，实现不同预测模型适应性的有效评估，提高海洋蒸发波导探测 的准确度，已经成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种基于空中系留平台的海洋蒸发波导探测系统，能够 解决现有技术中海洋蒸发波导的快速探测问题，实现不同预测模型适应性的有 效评估，提高海洋蒸发波导探测的准确度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于空中系留平台的海洋蒸 发波导探测系统，包括：一个温湿压廓线测量模块100、一个船载接收终端200 和一个数据处理模块300。

温湿压廓线测量模块100，用于在待测海域对气象参数、海水表皮温度采 集，其包括：一组气象测量单元110、一组红外测量单元120、一组主控单元 130、一个吸水浮体140、一组牵引绳150和一个空中系留平台160。

其中，气象测量单元110、红外测量单元120、吸水浮体140由空中系留 平台160通过牵引绳150携带升空，空中系留平台160到达所述待测海域后下 降高度，将吸水浮体140布放至海水中；吸水浮体140吸水后，漂浮在所述待 测海域的海面上，并通过牵引绳150对气象测量单元110和红外测量单元120 形成牵拉作用；气象测量单元110依次测量预定高度内的气象参数和红外测量 单元120获取的海水表皮温度输出至主控单元130。

船载接收终端200设置于调查船上，包括：一组船载接收电台210和一组 船载接收天线220。

数据处理模块300，包括：蒸发波导数据处理子模块310和预测模型计算 子模块320。

蒸发波导数据处理子模块310对温湿压廓线测量模块100采集的待测海域 的气象参数和海水表皮温度进行数据处理，通过实测数据计算大气修正折射率 指数廓线及蒸发波导参数值；预测模型计算子模块320基于设定预测模型算 法，计算大气修正折射率指数廓线及蒸发波导参数预测值。

进一步地，气象测量单元110，包括：一组第一温度传感器111、一组湿 度传感器112、一组第一气压传感器113、一组第一控制及无线通信单元114、 一组第一天线115、一组第一电池116。其中，第一温度传感器111、第一湿度 传感器112和第一气压传感器113分别采集预定高度内的温度参数、湿度参数 及气压参数后，并通过所述第一控制及无线通信单元114和第一天线115发送 给主控单元130。

进一步地，气象测量单元110的数量为12个。

进一步地，红外测量单元120，包括：一组第二温度传感器121、一组红 外测温传感器122、一组第二气压传感器123、一组第二控制及无线通信单元 124、一组第二天线125、一组第二电池126；

第二温度传感器121和第二气压传感器123分别采集预定高度内的温度参 数和气压参数，红外测温传感器122从不同高度采集海水表皮温度数据，通过 第二控制及无线通信单元124和第二天线125发送给主控单元130。

进一步地，所述红外测量单元120的数量为3个。

进一步地，主控单元130设置于空中系留平台160的下方，用于接收所述 待测海域不同高度层的气象参数和红外测量数据，并添加经纬度定位信息后实 时发送至船载接收端200。

进一步地，吸水浮体140包括：一组吸水单元141、一组气囊142、一组 塑料仪器舱143、一组水密开关144和一组脱钩单元145、一组断电保持型电 磁铁146、一个上盖板147、一组第三天线148和一个配重挂环149。

其中，吸水浮体140在吸水单元141与气囊142的共同作用下在海水中漂 浮，对气象测量单元110、红外测量单元120和空中系留平台160形成牵拉； 断电保持型电磁铁146与牵引绳150采用电磁连接，通过第三天线148和脱钩 单元145接收无线控制指令实现吸水浮体140与牵引绳150的分离。

进一步地，空中系留平台160为遥控飞艇或无人机。

进一步地，温湿压廓线测量模块100通过无线通信的方式与主控单元130 进行数据传输。

进一步地，蒸发波导数据处理子模块310基于等温大气压高方程确定不同 测量数据的高度，基于3σ准则进行数据质量控制，得到相应高度层的温度、 湿度、气压测量值，获取对应高度的大气修正折射率指数，并使用对数线性最 小二乘算法获取拟合廓线，获取蒸发波导的高度和强度；所述预测模型计算子 模块320基于设定预测模型算法，计算大气修正折射率指数廓线及蒸发波导参 数预测值；比较所述大气修正折射率指数廓线及蒸发波导参数预测值与数据处 理子模块310的计算结果，实现不同预测模型适应性的评估。

本发明所带来的有益效果如下：

从上述方案可以看出，本发明实施例中，一种基于空中系留平台的海洋蒸 发波导探测系统，包括：一个温湿压廓线测量模块、一个船载接收终端和一个 数据处理模块。温湿压廓线测量模块在待测海域完成气象参数、海水表皮温度 测量，船载接收终端与温湿压廓线测量模块间进行测量数据和控制指令的收 发，数据处理模块通过计算获取蒸发波导高度和强度参数。本发明技术方案， 能够解决现有技术中海洋蒸发波导的快速探测，实现不同预测模型适应性的有 效评估，提高海洋蒸发波导探测的准确度。

附图说明

图1表示本发明实施例的一种基于空中系留平台的海洋蒸发波导探测系 统结构示意图；

图2表示本发明实施例的一种基于空中系留平台的海洋蒸发波导探测系 统的气象测量单元结构示意图；

图3表示本发明实施例的一种基于空中系留平台的海洋蒸发波导探测系 统的红外测量单元结构示意图；

图4、表示本发明实施例的一种基于空中系留平台的海洋蒸发波导探测系 统的吸水浮体结构示意图；

图5、表示本发明实施例的一种基于空中系留平台的海洋蒸发波导探测系 统的吸水浮体结构结构图。

其中，附图标记如下：

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。

目前，对于蒸发波导参数的获取主要包括：探空仪获取蒸发波导参数、通 过大气剖面温湿压参数采集系统获取蒸发波导参数及通过气象观测塔获取蒸 发波导参数。

其中，探空仪获取蒸发波导参数，主要利用火箭探空仪或气球探空仪，对 空气的温度、湿度、压强分别进行测量，通过探空仪在上升过程中获取的海气 边界层内不同高度的气温、湿度和气压数据，利用上述测量原理完成大气修正 折射率的测量，获取波导参数。

大气剖面温湿压参数采集系统由系留气球、协调器、接收终端和至少一组 采集单元构成；系留气球的系留绳上依次拴接有至少一组采集单元；采集单元 包括一个路由器和依次拴接的多个采集节点，采集节点用于采集其所在高度的 大气剖面温度、湿度和气压三种气象参数，路由器用于收集其所在单元的所有 采集节点采集的气象参数；协调器与各采集单元的路由器无线组网，协调器接 收各路由器收集的气象参数，并转发给接收终端。该系统能够实时采集同一经 纬度海面的大气温度、相对湿度、大气压三个气象参数，预测大气波导发生时 间及区域。

气象观测塔获取蒸发波导参数，主要利用海边气象观测塔进行测量，在塔 的不同高度上伸出支架，在支架上安装气象观测仪器，其气象观测结果能代表 该高度上自由空气的实际情况，观测仪器安装在支架上远离塔身的一端，以避 免塔身对其四周的气温和风等气象要素的影响。铁塔在不同层设有观测平台， 每层装有测定气温、湿度、气压等气象要素的传感器，可以获得不同高度上的 观测数据。测量结果用电缆传输至地面计算机进行数据处理，实现了观测和数 据处理自动化。观测铁塔是一个低层大气综合探测系统，集多层、多参量观测 系统于一体，实现了一定高度内的大气参量的综合自动观测。

本发明实施例提供一种基于空中系留平台的海洋蒸发波导探测系统，能够 解决现有技术中海洋蒸发波导的快速探测，实现不同预测模型适应性的有效评 估，提高海洋蒸发波导探测的准确度。

如图1所示，图1为本发明实施例的一种基于空中系留平台的海洋蒸发波 导探测系统的结构示意图。图1中，一种基于空中系留平台的海洋蒸发波导探 测系统，包括：

一个温湿压廓线测量模块100、一个船载接收终端200和一个数据处理模 块300。

温湿压廓线测量模块100，用于在待测海域对气象参数、海水表皮温度采 集，其包括：一组气象测量单元110、一组红外测量单元120、一组主控单元 130、一个吸水浮体140、一组牵引绳150和一个空中系留平台160。

气象测量单元110、红外测量单元120、吸水浮体140由空中系留平台160 通过牵引绳150携带升空，空中系留平台160到达所述待测海域后下降高度， 将吸水浮体140布放至海水中；吸水浮体140吸水后，漂浮在所述待测海域的 海面上，并通过牵引绳150对气象测量单元110和红外测量单元120形成牵拉 作用；气象测量单元110依次测量预定高度内的气象参数和红外测量单元120 获取的海水表皮温度输出至主控单元130。

本发明实施例中，温湿压廓线测量模块100能够完成海表面40米高度范 围内不同高度层温度、相对湿度、气压参数的测量，测量数据在垂直剖面上空 间分辨率高。红外测量单元120可完成海水表皮温度的测量。同时，测量数据 通过安装在空中系留平台160上的主控单元130以无线通信方式实时发送至船 载接收端200。

如图2所示，图2为本发明实施例的一种基于空中系留平台的海洋蒸发波 导探测系统的气象测量单元结构示意图。

图2中，气象测量单元110，包括：一组第一温度传感器111、一组湿度 传感器112、一组第一气压传感器113、一组第一控制及无线通信单元114、 一组第一天线115、一组第一电池116。第一温度传感器111、湿度传感器112 和第一气压传感器113分别采集预定高度内的温度参数、湿度参数及气压参数 后，并通过第一控制及无线通信单元114和第一天线115发送给主控单元130。

如图3所示，图3为本发明实施例的一种基于空中系留平台的海洋蒸发波 导探测系统的红外测量单元结构示意图。

图3中，红外测量单元120，包括：一组第二温度传感器121、一组红外 测温传感器122、一组第二气压传感器123、一组第二控制及无线通信单元124、 一组第二天线125、一组第二电池126；

第二温度传感器121和第二气压传感器123分别采集预定高度内的温度参 数和气压参数，红外测温传感器122从不同高度采集海水表皮温度数据，通过 第二控制及无线通信单元124和第二天线125发送给主控单元130。

本发明实施例的一个实施方式中，气象测量单元110的数量为12个。红 外测量单元120的数量为3个。

由于仅对海表面40m高度范围内气象环境进行测量，其环境参数变化小， 若测量精度不高很难测出真实的廓线结构。因此，尽可能提高传感器测量精度， 确定气象测量单元110中各传感器的误差为：第一温度传感器误差应不超过± 0.5℃，湿度传感器误差应不超过±3％，第一气压传感器误差应不超过±1hPa。

本发明实施例中，主控单元130设置于空中系留平台160的下方，用于接 收所述待测海域不同高度层的气象参数和红外测量数据，并添加经纬度定位信 息后实时发送至船载接收端200。其中，温湿压廓线测量模块100通过无线通 信的方式与主控单元130进行数据传输。

在牵引绳150上按一定间距悬挂12个气象测量单元110(例如，第一温 度传感器111、湿度传感器112和第一气压传感器113的数量分别为12个)和 3个红外测量单元120，空中系留平台160携带气象测量单元110和红外测量 单元120升空后，将测量数据传输至主控单元130。主控单元130同步接收各 测量单元的传输数据，将其按指定帧结构封装并发送给船载接收端200。

本发明实施例中,空中系留平台160为遥控飞艇或无人机。当现场风速较 小时使用遥控飞艇，当风速较大时使用无人机；两种平台均可人工控制，完成 飞行高度、位置的调整。

具体地，50米牵引绳150的重量不大于12g，气象测量单元110每个重量 约为26g，红外测量单元120的每个重量约为50g，吸水浮体140的质量不大 于3kg，因此空中系留平台160的载荷能力应不低于总重量3.5kg。其中，遥 控飞艇应具备垂直起降、空中悬停、可遥控操作等功能，并具有一定的抗风能 力；无人机选用旋翼机形式，最大可承受风速应不低于8m/s，悬停垂直精度 应优于±0.5m，悬停时间不低于20分钟。

本发明实施例的一个实施方式中，由于蒸发波导在不同海域、季节和时间 的波导高度差异较大，为在各种条件下均能完成测量，气象测量单元110在牵 引绳150上按5米间隔等间距布放12个，其中第一个测量单元的位置位于靠 近牵引绳150的底端2米处。当空中系留平台160为飞艇时，其距离最上方测 量单元间距不小于10米；当其为无人机时，其间距不小于50米。在距离海表 面4米、8米、12米位置处分别悬挂3个红外测量单元120，使其悬挂于牵引 绳上使红外传感器的发射端竖直向下朝向水面，从三个不同高度测量海表面水温。

在约40米的传输距离条件下，数据传输采用有线传输方式，会对空中系 留平台160的载荷能力形成负担，且一旦出现某条数据线断开，则直接影响所 有测量单元的数据传输，可靠性无法保证。本发明实施例中，采用ZigBee无 线通信方式进行数据传输。其中，ZigBee无线通信是一种近距离、低复杂度、 低功耗、低成本的双向无线通信技术，工作频段为ISM2.4GHz，其自动组网 的特点适用于测量仪“多对一”的数据传输方式。

可以理解的是，本发明实施例的其他实施方式中，也可以采用其他形式的 无线通信传输方式，气象测量单元110的数量也可以根据需要增减，在此并不 进行具体限定。

如图4所示，图4为本发明实施例的一种基于空中系留平台的海洋蒸发波 导探测系统的吸水浮体结构示意图。

图4中，吸水浮体140包括：一组吸水单元141、一组气囊142、一组塑 料仪器舱143、一组水密开关144、一组脱钩单元145、一组断电保持型电磁 铁146、一个上盖板147、一组第三天线148和一个配重挂环149。

吸水浮体140在吸水单元141与气囊142的共同作用下在海水中漂浮，对 气象测量单元110、红外测量单元120和空中系留平台160形成牵拉；断电保 持型电磁铁146与牵引绳150采用电磁连接。

本发明实施例的一个实施方式中，如图5所示，图5表示本发明实施例的 一种基于空中系留平台的海洋蒸发波导探测系统的吸水浮体结构结构图。

图5中，水密开关144保证塑料仪器舱143内部的脱钩单元145的控制电 路工作。牵引绳150末端装有轻质磁性连接件，在测量时，通过电磁连接方式 与吸水浮体140内部的断电保持型电磁铁146相连。

本发明实施例的一个实施方式中，吸水浮体140的吸水单元141采用轻质 海绵材质，使用前向气囊142中充气使其膨胀，配重挂环149连接适量配重以 保证浮体入水后具有稳定的姿态。塑料仪器舱143采用轻质塑料材质，吸水浮 体140整体质量不大于3kg，可由空中系留平台160携带至待测海域并进行投 放。吸水浮体140落入海中后吸水使其重量增加，在吸水单元141和气囊142 的共同作用下在海面漂浮，通过牵引绳150对空中的各测量单元形成牵拉作 用。

测量结束后，主控单元130通过ZIGBEE无线网络向吸水浮体140发送脱 钩指令，其内部的第三天线148和脱钩单元145接收指令后为电磁铁146加电 使其失去磁性完成脱钩，空中系留平台160携带各测量单元链返回调查船并完 成回收。

本发明实施例的一个实施方式中，吸水浮体140的塑料仪器舱143的内部 装有断电保持型电磁铁146，其特点是未通电时具有磁性，通电时失去磁性。 电磁铁吸力可达60kg，质量仅为350g，自重较轻且吸力满足使用要求。控制 电路的主控芯片使用CC2530，第三天线148采用PCB天线形式，安装在吸水 浮体140内部的上盖板147下方。

本发明实施例中，船载接收终端200设置于调查船上，包括：一组船载接 收电台210和一组船载接收天线220。

本发明实施例的一个实施方式中，船载接收终端200安装在调查船上，船 载接收天线220装于船体至高点处，用于与主控单元130间进行测量数据和控 制指令的收发。船载接收电台210与数据处理模块300通过有线传输进行数据 传输，其型号与主控单元中使用的电台型号相同，有线传输波特率为9.6kbps， 无线传输波特率为2.4kbps，工作频率为170MHz，发射功率为1W，调制方式 为LoRa扩频调制。

同时，为保证稳定接收来自主控单元130的数据，船载接收天线220应使 用高增益全向单极天线。本发明实施例中，使用双螺旋鞭天线作为接收天线。 通过使用网络分析仪对其天线参数进行测定，在170MHz频点上，其驻波比为 1.571，输入阻抗实部为77.135Ω，虚部为-8Ω，该数据已接近50Ω的理论值， 可满足无线信号的最大传输。

本发明实施例中，数据处理模块300，包括：蒸发波导数据处理子模块310 和预测模型计算子模块320。

蒸发波导数据处理子模块310对温湿压廓线测量模块100采集的待测海域 的气象参数和海水表皮温度进行数据处理，通过实测数据计算大气修正折射率 指数廓线及蒸发波导参数值；预测模型计算子模块320基于设定预测模型算 法，通过模型计算获取大气修正折射率指数廓线及蒸发波导参数预测值。

进一步地，蒸发波导数据处理子模块310基于等温大气压高方程确定不同 测量数据的高度，基于3σ准则进行数据质量控制，得到相应高度层的温度、 湿度、气压测量值，获取对应高度的大气修正折射率指数，并使用对数线性最 小二乘算法获取拟合廓线，获取蒸发波导的高度和强度。

本发明实施例的一个实施方式中，蒸发波导数据处理子模块310对接收到 的温度、湿度、气压测量数据进行预处理剔除异常数据。然后根据最底层与不 同高度层的气象测量单元获取的数据，使用等温大气压高方程进行高度获取， 通过对相同高度层的温度、湿度、气压数据进行3σ准则数据处理剔除异常数 据。将处理后的有效样本进行算术平均，将其结果作为该高度层的测量值。使 用大气修正折射率指数计算公式获取有效样本所在高度对应的M值，通过拟 合算法获取大气修正折射指数廓线，找到廓线拐点及其与海表面M值的差值， 从而获取蒸发波导高度和强度参数。

例如，温湿压廓线测量模块100回传的数据为原始数据，其中可能包含有 明显偏差项、重复项及数据不全项。重复数据会影响后续的曲线拟合过程，因 此需要将这部分数据删除；对传感器的测量数据进行处理时需删除含有异常值 的数据；对传感器数据进行质量控制时使用如下规则：气压范围在850至 1050hPa之间，相对湿度大于0，气温与平均气温的差值在5℃以内。

采用气压定高方式确定所有气象测量单元在不同时刻距离海表面的高度， 使用等温大气压高方程进行气压定高，公式如下：

其中，Z₂-Z₁为剖面间的高度；

P₁为Z₁处的气压；

P₂为Z₂处的气压；

t表示Z₁处和Z₂处气温的平均值。

进一步地，使用3个红外测量单元悬挂于牵引绳的不同高度位置，通过红 外方式照射海面获取海水表皮温度测量数据。由于各单元距离水面高度不同， 通过相应算法对3个红外测量单元的测量数据进行校正，从而获取海水表皮温 度最优值。

其中，气象测量单元在空中系留平台的带动下能够对不同高度的气象数据 进行测量，因此在每个高度层范围内能够获取到多组测量数据。为使同一高度 层的测量数据更加接近于真实值，采用3σ准则对同一高度层的多个测量数据 样本进行处理，对奇异点数据进行剔除。应用3σ准则处理过程如下：

计算测量数据x_i的均值

和标准差s(x_i)，将落在区间外 的数据作为奇异点进行剔除。相应的计算公式如下：

其中，

s(x_i)表示被测样本数据x_i的标准差。

x_i表示第i次测量结果；

表示N个测量结果的算术平均值；

N表示测量结果的数据量。

取温度、湿度、气压数据均符合3σ准则的数据帧作为处理数据结果，将 其在同一高度层范围内的数据进行算术平均作为该高度的测量值。

由于传感器的个数限制及精度差异，测量40m范围内所有高度点的气象 参数无法实现，因此无法获得连续的修正折射率指数廓线。根据测量散点拟合 修正折射率指数廓线是目前获取廓线参数的主要方法，其拟合公式为Babin提 出BYC模型的文章中提到的拟合经验公式如式：

M＝f₀z-f₁ln(z+0.001)+f₂

根据高度及修正折射率指数数据对f₀、f₁、f₂三个参数进行最小二乘拟合， 得到f₀、f₁、f₂的拟合结果：

M＝[z -ln(z+0.001) 1]·[f₀ f₁ f₂]^T

其中，测量点个数必须大于等于3个，实际应用中测量点远远大于三个， 求得矩阵伪逆后可以得到参数[f₀ f₁ f₂]的最小二乘估计值进一步确定大气修 正折射率指数廓线。找到廓线中的拐点，其对应的高度即为蒸发波导高度，该 点与海表面处的大气修正折射率指数间的距离即为波导强度。

此外，在预测模型计算模块中，软件基于蒸发波导相关理论融合了PJ、 NPS、BYC、MBG、伪折射率等多种预测模型算法，输入实测气温、气压以 及湿度气象数据，通过相应算法得到各高度上的大气修正折射指数，绘制出大 气修正折射指数随高度变化的剖面曲线，得到蒸发波导的高度、强度参数。预 测模型中所需要的海水表皮水温可通过红外测量单元测量结果经数据校正后 获取，风速数据通过调查船上的自动气象站获取。利用不同高度处测量的气象 数据及获取的海水表皮温度数据，结合风速数据，输入平台内嵌的各种预测模型进行仿真，计算获取大气修正折射率指数廓线及蒸发波导参数预测值。系统 能够将各种预测模型结果与实测结果进行现场对比，对预测模型准确性进行有 效评估，对预测模型对海气边界层的温度、湿度、气压、风速、海表皮水温等 环境要素的敏感性进行分析。

本发明技术方案，一种基于空中系留平台的蒸发波导探测系统，将传统理 论中的各种波导预测模型与波导参数硬件现场测量相结合，能够在出现波导环 境的海域实现对波导高度、强度参数的现场获取并对各种预测模型进行验证， 实现海洋蒸发波导的现场探测、参数诊断及各种波导预测模型对海气边界层的 环境要素敏感性分析、不同海洋环境下模型的选取。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改 进和润饰也应视为本发明的保护范围。