浮标式高频地波雷达研制

浮标式高频地波雷达是一种能够突破传统地波雷达仅能沿海岸线布设的限制,通过接收天-地混合路径回波,将探测范围扩展至远海区域,大大增强雷达系统部署的灵活性的新型高频地波雷达。该系统具有可拓展性,具备进一步接纳雷达节点的能力,为多样性的应用提供了可能,该系统在国内是首次论证并自主设计,是我国海洋技术领域在十二五期间的863重点课题。浮标式高频地波雷达主要由地波雷达分系统、浮标平台分系统、软件子系统、电源通信运管分系统组成,其结构紧凑、功耗低,环境适应性好。通过研究浮标式高频地波雷达总体技术、多频段多通道并行的被动相参接收技术、基于多径多源信息融合算法反演技术、运动与姿态(多谱勒频移)补偿技术、圆形天线阵列及其自适应波束形成技术、浮标平台稳定性设计技术、海洋环境密闭防腐设计技术、电源通信运行管理控制技术,并在软件算法设计、浮标平台设计、低功耗雷达主机设计、雷达全自动化工作等方面进行重点突破,基本完成了浮标式高频地波雷达的研制开发任务。目前产品初装已全部完成,并已完成硬件联调,具备进行软件联调及外场试验阶段的条件。     

高频地波雷达的东海试验

“高频地波雷达海洋环境监测技术”是由武汉大学主持的国家“863”计划海洋领域的重大课题，本课题组研制了两套高频地波雷达OSMAR2000，并于1999年底，在浙江省舟山市朱家尖和宁波市象山分别建立了两个雷达实验站，进行了一年的现场自检试验和与传统海洋测量仪器的对比验证试验，试验结果表明，雷达探测海流和海风的距离达到200km，探测浪高的距离达到120km，系统整体性能达到国外同类雷达20世纪90年代后期先进水平。     

山东沿海海洋环境监测及灾害预警系统设计与框架研究

为了更好地利用海洋资源,减少自然灾害损失,必须对海洋环境进行监测和预报预警。本文探讨了在山东沿海建立海洋灾害监测预警系统的必要性,在完成系统总体结构设计基础上,重点阐述了海洋环境立体监测网的设计,包括锚泊浮标网、岸基海洋环境观测网、船载动态监测、航空遥感监测,研究了数据处理中心的组成和功能。系统建成后将实现业务化运行,为山东沿海经济发展提供服务保障。     

岸基微波超视距雷达探测距离预报方法

提出了一种预报岸基微波超视距雷达最大探测距离的方法.实时采集岸海交界处的气象水文信息,利用P-J模型获取蒸发波导折射率剖面,用抛物方程模型计算电磁波传播损耗,通过修正后的雷达方程得出最大探测距离的预报值.基于上述方法设计并实现了岸基微波超视距雷达探测距离预报系统,对预报系统进行实验并与实际观测结果进行比较,表明:该预报系统的预报结果与雷达实际观测结果的偏差大部分小于40km,具有较高的预报精度.     

冲击干扰对高频地波雷达目标检测的影响

高频地波雷达依靠垂直极化电磁波沿海洋表面超视距传播,在军事和民用领域发挥着非常重要的作用。本文根据冲击干扰在雷达多普勒域存在的奇异性特征,利用小波分析法在距离分选后的距离时间序列上检测冲击干扰,并在此基础上进一步采用多种多普勒信号恢复方法,对不同的恢复效果进行了比较,成功地改善了冲击干扰对高频地波雷达的影响。     

船载高频地波雷达的一阶海洋回波分析

为了拓宽便携式高频地波雷达(OSMAR-S)的应用场合,提高其海态监测的能力,通过船载雷达系统走航的方式获取大范围的海洋回波信息.利用实测数据中形态多样的一阶海洋回波谱图,分析了海流、风向和雷达探测张角对回波谱的影响,讨论了径向流速和风向信息提取的可行性.研究结果表明:在船沿岸走航的情况下,海流引起回波谱频点的偏移,风向规律地改变谱图的形态,岸基单站雷达的风向模糊问题得以解决;在船四面环海航行的情况下,单个回波频点存在双到达角和风向模糊的问题.     

武汉大学研制出高频地波雷达——攻克我国海洋环境超视距监测关键技术难题

由武汉大学电子信息学院主持的国家863计划重大课题“高频地波雷达海洋环境监测技术”通过国家科技部验收。在东海舟山群岛海域的现场试验表明，该成果在总体上达到了世界先进水平，为我国海洋环境监测系统提供了关键设备。     

高频地波雷达反演海浪的海上对比验证方法研究

在介绍高频地波雷达反演海浪要素工作原理的基础上，利用2000年10月在浙江舟山海域进行的OSMAR2000和SZF1－Ⅱ海上对比验证实验中所获取的资料进行系统比较分析，验证了OSMAR2000探测海洋海浪要素的精度，并分析了OSMAR2000反演海浪时的误差成因。     

组网高频地波雷达中电离层杂波分析及其抑制方法

组网高频地波雷达引入了多种收发模式,在增加探测信息量获取的同时使电离层杂波更加复杂。介绍了OSMAR071组网高频地波雷达系统,结合实测数据分析了组网条件下电离层杂波距离、多普勒分布特征,以及不同路径的电离层杂波及海洋回波的相关性。利用多路径杂波相关性远大于海洋回波的特性,提出了一种基于自适应滤波的杂波抑制方法,利用其他路径的电离层杂波估计杂波分量,从而实现杂波对消。雷达实测数据分析表明了上述分析的正确性以及杂波抑制方法的可行性和有效性。     

广西海洋水质监测浮标设计与建设

作为一种高技术监测手段,海洋水质监测浮标可实现现场自动监测而不受恶劣海况的影响,近年来得到了广泛的重视和快速发展,通过在线自动监测技术,加强海洋环境的实时监控能力。为完善广西海洋环境保护和海洋灾害应急管理工作,不断提升海洋灾害应急反应能力,为了实时掌握陆源入海物排海情况,更有效地保护海洋环境,需要改变传统的监测模式,改用自动化、数字化的实时监控模式。文中介绍了广西近岸海域海洋水质监测浮标的结构设计和自动监测的实现。     

基于S变换的浮标式高频地波雷达相位补偿算法

针对浮标式高频地波雷达系统,分析了雷达平台晃动对回波信号相位的影响,并且提出一种基于S变换的相位补偿方法。该方法利用信号窄带分量中能量最大者作为相位补偿的标校信号,采用S变换的时频分析方法对雷达信号的瞬时频率以及相位进行估计,实现对回波信号相位补偿。仿真结果显示一阶海洋回波谱得到了很好的锐化,与相位污染前的多普勒频谱相近,从而验证了方法的有效性。     

利用蒸发波导进行超视距探测的条件研究

蒸发波导是海洋大气环境中出现频率最高的波导,利用蒸发波导实现超视距探测是扩大雷达测量范围的一种特殊方法.其中,雷达实现超视距探测的条件是关键问题之一.根据电波传播理论和蒸发波导特征,从蒸发波导的判别、雷达工作波长和频率、电波射线的初始发射角,以及雷达天线所处的位置等方面分析了雷达实现超视距探测的必要条件.结果表明,要实...     

海面流场卫星遥感方法综述

海表面流矢量是海洋和气象领域诸多过程中最基本、最重要的要素,它们对海洋中多种生物过程、化学过程和物理过程都有制约作用,因此,掌握全球范围的海流信息和规律无论是对于海洋学本身的研究,还是与海洋密切相关的渔业、航运等都有重要意义。测量海流比较直接的方式是"现场观测",然而这种方法的空间覆盖范围有限,且观测成本较高。岸基高频地波雷达是专门用来测量沿岸海流的雷达设备,然而其测量的空间范围有限,不能进行全球观测。卫星遥感能够实现低成本、高空间分辨率、以及全球范围的海场测量。本文对海面流场卫星遥感方法进行综述,其中包括多时相示踪物测量法、卫星高度计测量法、合成孔径雷达多普勒中心偏移法、以及合成孔径雷达沿航向干涉法,并对海面流场卫星遥感方法进行展望。     

多频率高频地波雷达的阵列幅相校正

针对多频率高频地波雷达的工程应用,提出了基于自适应遗传算法的阵列无源校正方法.该方法将阵列幅度和相位校正问题转化为多元参数的联合估计问题,利用遗传算法得到了该优化问题的最优解估计.现场实测数据表明：与定点浮标观测结果相比,校正后多频率高频地波雷达海流探测性能大幅提高,在频率为14.2MHz下,相关系数由0.77变为0.85,均方根误差由29.25cm/s降到21.62cm/s;在频率为22.5MHz下,相关系数由0.86变为0.94,均方根误差由24.59cm/s降到17.58cm/s.     

我国海洋资料浮标技术的发展与应用

海洋资料浮标是离岸原位获取水文、气象等环境参数的重要技术手段,在海洋环境实况监测、预警预报、防灾减灾、资源开发、海上交通等方面具有重要作用。本文概述了海洋资料浮标的作用、组成、分类、主要理论及技术体系,总结了近年来国内海洋资料浮标的发展历程和技术突破,介绍了我国目前海洋浮标监测网的构成、应用情况,并与国际先进国家的浮标进行了比较。最后,展望了海洋资料浮标及监测网技术未来的发展趋势。     

蒸发波导环境下雷达电磁盲区的分布特征

蒸发波导是近海面大气环境中出现概率最高的一种大气波导,利用蒸发波导可以实现雷达超视距探测.然而,由于蒸发波导的存在,雷达的电磁盲区也会发生不同的变化,从而对岸基、舰船雷达的探测性能产生极大的影响.基于射线追踪技术,构建了电磁波传播路径的微分计算方法,并对蒸发波导环境中的岸基、舰船雷达电磁盲区随雷达天线高度变化特征进行了...     

基于二元单极子-交叉环组阵天线的HFSWR

为了提高便携式高频地波雷达(HFSWR)中近距离的风、浪探测能力,提出以单极子-交叉环组合天线为基本单元,构建二元小型直线阵列,进而获得更窄的波束宽度.通过对2015年福建六鳌试验的实测数据处理,将雷达反演所得浪高与浮标浪高数据进行比对,结果表明:在近距离处,组阵后的浪高结果与单个天线所得结果类似;在中距离处,组阵后浪高结果明显优于单个天线.     

山东省海洋环境监测技术重点实验室

正山东省海洋环境监测技术重点实验室是开展海洋技术基础理论研究、海洋环境监测技术应用研究,进行海洋仪器装备研发生产和科学试验的综合性实验室。在海洋资料浮标、海洋自动化观测台站、海洋水文气象观测设备、海洋水声探测装备、海洋军工观测设备、海洋污染监测仪器、海洋调查设备等方面具有数十年的研究经验和工作     

多频高频地波雷达同步控制系统设计

针对高频地波雷达多频探测的同步时序要求,提出了一种基于以太网的多频雷达同步控制系统设计方案.该方案利用DSP搭建以太网通信平台,由上位机将同步控制配置参数通过以太网下载到FPGA中,并根据GPS同步时钟产生一系列雷达时序控制脉冲信号,用于控制多频雷达发射、接收及数据采集与处理.与传统单频地波雷达同步控制相比,该系统可使雷达工作在多种工作状态,具有参数变更灵活、方便试验等优点,提高了雷达的整体性能.实验结果验证了设计方案的正确性.     

广西海洋水质水文浮标在线监测数据的应用与研究

多参数水质监测浮标是用于海洋水质监测的一种新型仪器,在广西区海洋局的统一安排和部署下,于2013年11月开始在广西沿海重要入海河流、广西沿海重大工业排污口、广西重要港湾、广西赤潮多发区等重点敏感区域布设了16套海洋水质生态监测浮标,并在国家海洋局北海海洋环境监测中心站建设完成浮标系统数据接收控制中心。通过布设自动化水质监控浮标可形成覆盖广西近岸海域重大潜在污染源的水质在线自动监测网络,基本实现实时监控污染物的排放情况和海洋环境的变化情况,做到提前对赤潮、溢油等污染事故的预警预报,为海洋资源开发利用、决策与规划、为海洋环境和生态管理、为科学研究和环境评价提供科学的依据。本文将对该16套水质浮标于2017年1~12月间在广西海域全年的监测数据进行研究。