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低频地波导航罗兰C系统弥补了星基导航系统抗干扰能力较差、信号弱问题,在民用和军用导航中发挥了巨大的作用用。目前,其发展面临的主要问题是导航授时精度较低。因此,研究高精度低频地波的预测成为了发展的关键。传播相位延迟的预测水平是提高低频地波导航/授时精度的关键,时域有限差分(Finite-Diffierence Time-Domain Method,FDTD)数值方法能够大幅提高预测精度,但是,长距离、大区域路径传播条件—下带来了“数值计算误差大、计算速度慢、内存资源占用大”等问题。针对此问题,本文提出一种M(2,4)FDTTD与传统FDTD相结合(记为“M(2,4)FDTD+FDTD”)的低色散数值计算方法以提高数值计算的理论预测精度。“M(2,4)FDTD+FDTD”低色散数值计算方法的思路是:将地波传播空间进行划分,以FDTD实现地表周围的数值计算,以M(2,4)FDTD实现空气区域内低网格剖分密度下的高精度计算。该思路可进一步降低空气计算区域中的数值色散误差,同时减少内存资源占用,提高计算速度,从而进一步改善FDTD算法在低频地波传播预测中的数值色散误差,提高预测的相位精度。本文首先从FDTD和M(2,4)FDTD算法的基础理论出发,分析了算法的数值色散特性,可知M(2,4)FDTD算法中引入修正因子,减小算法单频沿所有方向的数值色散误差,可以大幅度减少FDTD算法的数值色散误差。随后对“M(2,4)FDTD + FDTD”低色散数值计算方法进行了具体研究,阐述了其算法的实现方式,给出了仿真模型,并对此模型进行了验证及性能评估。最后在Visual Studio 2012平台下,通过C++编程实现仿真低频地波的传播,并验证了此方法的有效性和正确性。以FDTD的仿真结果作为参考,与“M(2,4)FDTD + FDTD”低色散算法结果进行对比分析,包括均匀光滑平地面、分段不均匀光滑平地面和不均匀不光滑平地面的影响。通过“M(2,4)FDTD + FDTD”低色散数值计算方法对低频地波传播场强及相位预测的仿真结果可以看出,此算法可以实现低频地波传播相位延迟的高精度快速理论预测。