高频天发地收集成体制雷达海流探测方法研究

发布时间：2020-07-22 13:59

【摘要】：海流是基本的海洋动力环境要素之一。对海流进行大范围连续探测，不仅可以监测中尺度涡等海洋动力过程，还对海上动力环境保障和防灾减灾等具有重要意义。高频天发地收集成体制雷达作为一种新型的探测手段，其大部分研究处于起步阶段，还未有天/地波雷达海流探测相关报道。本文针对高频天发地收集成体制雷达海流信息反演的方法开展了相关研究。（1）根据高频天/地波雷达系统的布局特点及定位原理，基于其一阶回波理论，开展了天/地波雷达一阶回波谱的频移特性和展宽特性分析，理论结果与实测数据相符合。这为流速提取中的一阶谱区分离处理提供了理论参考和依据。（2）基于一阶回波谱幅度较高的特点，提出了一种用于分离一阶谱区的信噪比新方法，利用实测高频地波雷达数据分析并研究了新算法的性能，结果表明该算法优于已有的差谱法。高频天/地波雷达由于受到双基地角、电离层等的影响，一阶回波谱会出现一定的变化。因此，在将信噪比方法应用于实测天/地波雷达数据时，对算法相关参数做出了调整，给出了相应的处理方法。（3）基于数字波束形成（DBF）测向技术，开展了海洋表面流流速提取方法的研究。针对DBF后特定方位多普勒谱中存在多个一阶峰的问题，提出将瞬时频率（IF）方法应用于一阶谱区内多峰值合成，经处理后可得到特定方位的唯一流速结果。（4）基于MUSIC测向方法，开展了海流反演算法研究。针对MUSIC算法中的信号源数估计问题，在三种专门的方法中选择了一种最优方法用于实测数据的信源数估计处理。基于实测的高频地波雷达数据，开展了两种海流反演算法结果的比对分析研究。结果表明，两种算法所得径向流的分布和变化趋势基本一致。
【学位授予单位】：中国石油大学（华东）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P715
【图文】：

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高频天/地波雷达发射站位于接收站斜后方，发射出的电磁波需经过电面，然后经过地波绕射后被接收站接收。该集成探测技术的双基地特模式，导致其回波谱与传统自发自收雷达相比受到的影响因素更为复现出一定的变化特性。本章首先对高频天波/地波集成体制雷达系统基于 Barrick 一阶海洋回波理论，概述该组合传播模式下的一阶谱形了天/地波雷达一阶回波谱随距离、方位的展宽和变化特性的理论分析地波雷达数据进行对比，验证了理论的正确性。高频天/地波雷达系统介绍高频天发地收集成体制雷达系统构成如图 2-1 所示，雷达发射站位于出的电磁波经过上方的电离层反射后，到达所监测海面区域及目标，波绕射的传播方式被接收站接收，以此实现利用天/地波集成技术对海的监测[44]。电离层

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图 2-2 高频天/地波雷达电波传播路径示意图Fig2-2 Propagation path diagram of radio wave from the hybrid sky-surf图 2-2 中 T 是天波发射站，R 是地波接收站，S 是海面上的某散射点层的反射路径，S 点距离天波发射站的距离为 D，发射站与接收站之到接收站的基线距离是 Rr，是双基地角，是入射电波擦地角。S 点据文献[43]，发射的电磁波到达散射点 S 经过的总路径长度是 R=P+以通过测量获得，而发射站到接收站的距离 D0也是已知的，求解 Rr假设 P、D 的差值是 = 在忽略地球曲率影响的情况下，得到平面坐标下定位方程为 =( ) ( ) =( ) ( ) 在已知电离层状态的情况下，可以得到方向上每个距离元（i表示 0，1，2，3，…）对应的 P 和 D 的差值，利用几何方程（2-2），

回波谱,不同距离,方位,接收站

第 2 章高频天/地波雷达一阶回波谱特性分析的变化而变化。射站与接收站之间的距离0D 为 800km，频率 f 为 13MHz，波束宽接收站的实际距离小于 300km，方位角取值范围为 15°至 1公式（2-3）、（2-4）及（2-19）中，即可计算出一阶回波谱在不程度及变化规律。

【参考文献】