前言

随着我国建设海洋强国步伐的加快，对海洋气象环境认知、海上电磁信道模型与特性的需求日益旺盛。蒸发波导是近海面常见的一种大气波导现象，它对电磁波的重要影响，使它在海洋目标探测与侦察、海上通信与电子对抗、导航制导与控制、海洋科学研究、海洋环境监测、海洋开发利用等领域具有十分重要的科学研究价值，也具有特别重要的实际应用意义。本书涵盖通信工程、雷达工程、电子与信息工程、电子对抗、海洋工程、海洋环境等技术领域，书中大部分内容是作者团队10余年来在蒸发波导方面的科研成果总结与提炼，纳入了作者团队在国内外重要期刊上发表的20余篇基础研究论文。此外，书中也涉及少量国内外同行近年来取得的研究进展。

蒸发波导是因海水蒸发在近海面形成的一种天然的电磁波传播通道，当发射天线处在蒸发波导内时，电磁波能量被陷获在蒸发波导层中，路径损失大大减小。蒸发波导是一种固有的物理现象，时刻影响着海上雷达、通信、导航、电子对抗、侦察等电磁系统的工作性能。因此，准确揭示蒸发波导高度分布特征，对保障雷达、通信、导航、电子对抗等无线电系统性能至关重要。然而，人们对蒸发波导的认识还很粗浅，在蒸发波导理论模型及其特性的研究方面，可供参考的资料还不多。作者团队在长期的蒸发波导理论模型及其特性研究中，针对不同的环境条件和应用场景，开展了详细的理论研究和实验验证，取得了一些研究成果。本书系统地介绍作者团队在近海面蒸发波导方面的研究成果，希望同行参考借鉴并共同推动更加深入且系统的研究及应用。

全书共12章，主要内容如下：

第1章介绍蒸发波导及其相关的概念，以及研究的背景、意义、历史和现状。

第2章介绍蒸发波导计算基本公式、对流层折射和大气波导的分类等基本知识。

第3章介绍蒸发波导预测模型及大气学理论知识，包括大气运动的基本概念、PJ模型、伪折射率模型、NPS模型、蒸发波导高度对气象要素的敏感性分析、冷空气条件下不同蒸发波导预测模型的对比等内容。

第4章阐述蒸发波导高度的时空分布规律，包括蒸发波导统计分析的方法与数据源，世界海洋、西太平洋、中国南海、亚丁湾的蒸发波导高度时空分布规律及其实验验证等内容。

第5章阐述蒸发波导环境特性实时监测及短期预报方法，包括蒸发波导环境特性实时监测方法、基于GFS数据和WRF模型的蒸发波导环境特性短期预报方法等内容。

第6章阐述蒸发波导与海水蒸发量的关系，包括研究数据和方法、蒸发波导高度与蒸发量关系的定性分析、从蒸发量定量估算蒸发波导高度的方法等内容。

第7章介绍蒸发波导中的电磁波传播模型，涉及射线追踪模型、抛物方程模型、混合模型等内容。

第8章阐述海洋蒸发波导中的电磁波传播特性，包括水平均匀蒸发波导中的传播特性、水平不均匀蒸发波导对电磁波传播的影响、海上障碍物对电磁波传播的影响、粗糙海面对电磁波在蒸发波导中的超视距传播的影响、海洋蒸发波导信道的多径效应分析及实验、蒸发波导信道的频率响应等内容。

第9章阐述蒸发波导数据传输系统的辅助决策方法，包括辅助决策的原理、蒸发波导数据传输系统的参数优化、蒸发波导数据传输系统的可通概率、海上实验验证等内容。

第10章介绍蒸发波导反演方法，包括蒸发波导反演的概况、利用电磁波传播路径损失反演蒸发波导修正折射率剖面、利用雷达海杂波反演蒸发波导修正折射率剖面等内容。

第11章介绍基于B P神经网络算法的蒸发波导预测模型，包括基于B P神经网络算法的蒸发波导建模基本原理、稳定与不稳定条件下的训练结果对蒸发波导模型的影响等内容。

第12章阐述蒸发波导环境数据库软件，包括软件设计总体思路、海区网格选择功能模块、海区网格蒸发波导特性功能模块、全球蒸发波导特性功能模块、西太平洋蒸发波导特性功能模块、蒸发波导剖面预测功能模块等内容。

本书由西北工业大学团队撰写，具体分工如下：杨坤德编写了第1、2、3、11章，史阳编写了第4、5、7、8、9、12章，张琪编写了第6、10章，杨坤德、马远良对全稿进行了审阅和修改，王淑文、杨帆等研究生对初稿进行了校对。书中纳入了作者团队在国内外重要期刊上发表的学术论文，也涉及作者团队所指导的多名研究生的少量研究成果，如闫西荡、潘越、朱明永、赵楼等的研究成果。同时，本书所反映的研究结果得到了多项国家级科研项目的支持，是在课题组长期科研工作基础上提炼而成的。西北工业大学的相关老师为此做出了重要贡献，包括肖国有、杨益新、孙超、何正耀、雷波、段顺利、韩一娜、王关峰、朱治富等老师。在此对国家与学校有关部门、有关老师和同学深表感谢！

希望本书的出版对海上探测、海上通信、信号侦察、电子对抗、海洋科学、海洋工程、海洋监测、海洋开发等领域的科研工作者、教师、研究生和本科生有所帮助。

由于作者学识水平所限，书中难免存在不妥之处，恳请读者和相关专业同仁提出宝贵的意见和建议。

作者

2022年5月20日