雷达利用携带的海杂波信息可以反演出海面蒸发波导参数。为了提高蒸发波导反演性能, 提出了一种改进的粒子群优化算法。当实测雷达海杂波功率与蒸发波导模型计算所得杂波功率之间建立的目标函数取最小值时, 可反演得到最接近实测蒸发波导剖面参数。根据这一思想, 在基本粒子群算法基础上通过对惯性权重和学习因子进行自适应调整, 引入自适应压缩因子来确保算法快速收敛, 并获得高精度的蒸发波导参数。算法仿真实验证明, 改进粒子群优化算法相比于基本粒子群算法具有较好的全局收敛性, 在处理较大规模数据时反演速度明显提高。

针对复杂海陆环境中的无线信号传播预测问题, 研究了适用于抛物方程的信号时延与到达角估计方法。将自由空间中抛物方程轴向波前信号视为本地副本信号, 然后利用信号的自相关特性, 将接收信号与副本信号进行互相关运算, 最后通过相关函数的峰值检索, 得到脉冲信号在复杂环境中传播的附加时延。采用数值算例, 验证了该方法的正确性和有效性。此外, 采用多重信号分类算法, 由抛物方程构建接收阵列的协方差矩阵, 并对其进行特征值分解, 然后利用信号子空间和噪声子空间的正交性, 实现复杂环境中的信号到达角估计。仿真结果表明, 相比于传统的平面波谱方法, 该方法具有更高的多径分辨率。基于上述方法, 并结合数字地图, 在典型的海陆环境中进行了仿真实验, 分析了蒸发波导对脉冲信号传播时延和到达角的影响。

针对现有蒸发波导条件下无线电系统性能研究过程中, 忽略了蒸发波导水平非均匀特性影响, 探讨了水平非均匀蒸发波导条件下的非互易性。利用马尔科夫过程模拟蒸发波导水平非均匀特性, 结合抛物方程法计算电波传输损耗, 仿真分析了雷达电磁参数对非互易性的影响。仿真结果表明: 蒸发波导环境下电波传播的非互易性在波导水平非均匀时无法忽略, 天线高度和电波频率对非互易性的影响较大。天线高度越高, 电波频率越大, 则非互易性越强。

从理论上分析了蒸发波导的成因，并总结了其形成过程。概括了基于气象参数、雷达回波和激光探测预测蒸发波导方法的主要特征，通过对比分析，介绍了激光探测蒸发波导的基本原理和优点，并利用蒙特卡罗方法仿真了水汽压变化对气溶胶粒子的激光后向散射的影响，进一步验证了利用激光技术探测蒸发波导的可行性。

大气参数满足一定条件(修正折射率梯度小于0)时会形成大气波导，利用大气波导可实现雷达的超视距探测。由于近海面易形成蒸发波导，利用蒸发波导实现雷达的超视距探测已成为目前舰船雷达最实用的方法之一。雷达电波射线在不均匀大气中传播时会产生折射误差，为提高舰船雷达的定位精度，必须研究雷达在蒸发波导中超视距探测时的大气折射误差。根据电波传播理论，利用电波射线描迹技术，建立了舰船雷达在蒸发波导中实现超视距探测时的大气折射误差模型。仿真实验表明，蒸发波导条件下雷达超视距探测目标时的大气折射误差较大，且计算时不能采用常规的折射误差计算方法。