双频高频地波雷达海态参数反演及数据处理
发布时间：2021-03-10 04:39
上世纪70年代起,海洋无线电遥感技术迅速发展,高频地波雷达以其探测范围广泛等优势得到国内外许多国家的大力发展和使用。由于大气和天气噪声以及电离层干扰等原因,变频雷达应运而生,本文中主要研究双频高频地波雷达,通过两个不同发射频率的海洋回波反演得到海态参数数据,并进行数据融合,提高最终的反演结果精度。目前,利用双频高频地波雷达进行海洋气象预报、监测海洋环境数据已经成为国内外的普遍趋势。研究双频高频地波雷达的海态参数反演方法,实时监测海洋环境信息对预报和预防海洋灾害、充分开发丰富的海洋资源、维护国家权益和发展海洋经济都具有充分的现实意义。本文首先阐述了高频电磁波与粗糙海面的相互作用,介绍了布拉格散射对高频地波雷达海洋回波谱的影响,依据他们之间的关系进行海态参数反演,又介绍了在这个基础上提出的海洋回波谱一阶散射和二阶散射截面方程,分析了海洋回波谱与海面风、海浪、洋流反演间的关系,并且介绍了一些限制因素。随后,本文分别开展了对海洋动力学参数中的浪场、风场、流场三大组成部分的反演算法的研究。在浪场研究方面,本文对当前国内外使用的不同海浪谱反演算法,波高和浪周期反演算法进行了分析介绍,利用仿真实验对...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国SeaSonde雷达系统
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3的双排天线组成该系统的接收天线阵[26]，是一种新型阵列式高频地波雷达，如图1-2所示。用于监测海流、海浪和风向的信息，近年来也可以监测风速信息[27]。目前，WEAR系统雷达的部署数量仅次于美国的SeaSonde系统。2000年，雷声公司研发了SWR-503系统，该系统采用对数周期天线，接收天线是由40元宽带单极子天线组成的长达880m相控阵[28]，如图1-3所示。图1-1美国SeaSonde雷达系统图1-2德国WEAR雷达系统
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4图1-3美国雷声公司生产的SWR－503系统以上都是单频工作的高频地波雷达系统，由于容易收到电离层杂波和海杂波的干扰影响，雷达海洋回波中所包含的海态参数信息不够准确，探测性能受到很大的消极影响，对海洋环境的监测也受到了限制。因此多（变）频高频地波雷达的研究应运而生。20世纪后期，BarrickD.E[29]、TeagueC.C[30]和FernandezD.M[30]等使用多频雷达对海洋剖面流进行监测；2003年，TriznaD.B等使用多频雷达对目标进行探测；2004年，VeseckyJ.F[31]等使用多频雷达对海面的风场进行监测。在国内，各大高校也先后展开了对高频地波雷达技术的研究，并取得了一定的成果。在20世纪80年代中期，在国家项目的支持下，刘永坦刘院士带领哈尔滨工业大学于90年代初初步完成了对低空飞机和海面舰船目标的探测雷达[34]，如图1-4所示，后续又将多输入多输出体制与高频雷达相结合进行目标探测[35]，提高了雷达系统的分辨能力，进而提高了雷达探测能力。近些年来也开展了海态参数反演的研究工作，充分利用双载频回波信息进行反演。1988年，武汉大学首先开始研究更偏重于民用方面的海洋环境监测技术，深入研究海态参数反演这一课题，使用高频地波雷达得到了不错的探测成果。1993年，在国家自然科学基金的支持下，成功研发了样机OSMAR（OceanStateMonitorandAnalysis），如图1-5所示。使用该样机进行了洋流探测实验，该样机表现良好。此后又陆续研制了OSMAR系列近、中、远程高频地波雷达样机[36]。2007年，在863计划项目“变频多功能高频地波雷达”支持下，成功研制变频多功能高频地波雷达。上世纪90年代中期，华东师范大学也开展了相关研究。1997年，华东师范大学在杭州湾进行了实地探测，探测效果较好，?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工神经网络的高频雷达风速反演[J]. 蔡佳佳,曾玉明,周浩,文必洋. 海洋学报. 2019(11)
[2]星载双频降水雷达数据融合技术[J]. 关振红,刘本东. 电子世界. 2019(20)
[3]多通道双频高频雷达接收机模拟前端的设计[J]. 李世界,陈章友,张兰,杨山山. 电子技术应用. 2018(03)
[4]基于冗余小波变换的高频地波雷达目标检测算法[J]. 李庆忠,刘小彤,黎明,牛炯,李瑞芹. 电波科学学报. 2016(03)
[5]海面动力学粗糙度参数化方案对近海风资源评估结果的影响[J]. 周荣卫,何晓凤. 自然资源学报. 2015(03)
[6]激光雷达应用技术研究进展[J]. 刘斌,张军,鲁敏,滕书华,马燕新,张文广. 激光与红外. 2015(02)
[7]高频地波海态探测雷达天线技术[J]. 高火涛,周林,赵华侨,张华君,史劼,张小林. 电波科学学报. 2013(05)
[8]海域使用面积测算方法与应用研究[J]. 李胜,高俊国,赵晓龙,刘大海. 海洋开发与管理. 2013(07)
[9]基于正则化方法的高频地波雷达海浪方向谱反演[J]. 李伦,吴雄斌,龙超,刘斌. 地球物理学报. 2013(01)
[10]多频高频地波雷达同步控制系统设计[J]. 王勤,万显荣,杨子杰. 华中科技大学学报(自然科学版). 2009(04)
博士论文
[1]双频全数字高频海洋雷达研制及相关问题研究[D]. 田应伟.武汉大学 2015
[2]多载频MIMO高频雷达关键技术研究[D]. 周升辉.哈尔滨工业大学 2014
[3]高频地波雷达海洋动力学参数反演与应用方法研究[D]. 李伦.武汉大学 2013
[4]高频地波雷达阵列优化与校正算法研究[D]. 龙超.武汉大学 2012
[5]变频高频地波雷达海态反演技术的研究与应用[D]. 赵晨.武汉大学 2012
[6]双基地高频地波雷达海洋环境监测若干问题研究[D]. 何缓.武汉大学 2012
硕士论文
[1]高频地波雷达海洋回波提取及海态参数反演方法研究[D]. 杨春奇.哈尔滨工业大学 2019
[2]GNSS-IR双频数据融合的表层土壤湿度反演[D]. 荆丽丽.山东农业大学 2019
[3]高频地波雷达海浪回波检测及海态反演算法研究[D]. 张贺磊.哈尔滨工业大学 2017
[4]高频地波雷达海态参数反演方法研究[D]. 赵东阳.哈尔滨工业大学 2016
[5]高频雷达目标检测方法研究[D]. 张同舟.西安电子科技大学 2011
本文编号：3074066
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国SeaSonde雷达系统
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3的双排天线组成该系统的接收天线阵[26]，是一种新型阵列式高频地波雷达，如图1-2所示。用于监测海流、海浪和风向的信息，近年来也可以监测风速信息[27]。目前，WEAR系统雷达的部署数量仅次于美国的SeaSonde系统。2000年，雷声公司研发了SWR-503系统，该系统采用对数周期天线，接收天线是由40元宽带单极子天线组成的长达880m相控阵[28]，如图1-3所示。图1-1美国SeaSonde雷达系统图1-2德国WEAR雷达系统
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4图1-3美国雷声公司生产的SWR－503系统以上都是单频工作的高频地波雷达系统，由于容易收到电离层杂波和海杂波的干扰影响，雷达海洋回波中所包含的海态参数信息不够准确，探测性能受到很大的消极影响，对海洋环境的监测也受到了限制。因此多（变）频高频地波雷达的研究应运而生。20世纪后期，BarrickD.E[29]、TeagueC.C[30]和FernandezD.M[30]等使用多频雷达对海洋剖面流进行监测；2003年，TriznaD.B等使用多频雷达对目标进行探测；2004年，VeseckyJ.F[31]等使用多频雷达对海面的风场进行监测。在国内，各大高校也先后展开了对高频地波雷达技术的研究，并取得了一定的成果。在20世纪80年代中期，在国家项目的支持下，刘永坦刘院士带领哈尔滨工业大学于90年代初初步完成了对低空飞机和海面舰船目标的探测雷达[34]，如图1-4所示，后续又将多输入多输出体制与高频雷达相结合进行目标探测[35]，提高了雷达系统的分辨能力，进而提高了雷达探测能力。近些年来也开展了海态参数反演的研究工作，充分利用双载频回波信息进行反演。1988年，武汉大学首先开始研究更偏重于民用方面的海洋环境监测技术，深入研究海态参数反演这一课题，使用高频地波雷达得到了不错的探测成果。1993年，在国家自然科学基金的支持下，成功研发了样机OSMAR（OceanStateMonitorandAnalysis），如图1-5所示。使用该样机进行了洋流探测实验，该样机表现良好。此后又陆续研制了OSMAR系列近、中、远程高频地波雷达样机[36]。2007年，在863计划项目“变频多功能高频地波雷达”支持下，成功研制变频多功能高频地波雷达。上世纪90年代中期，华东师范大学也开展了相关研究。1997年，华东师范大学在杭州湾进行了实地探测，探测效果较好，?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工神经网络的高频雷达风速反演[J]. 蔡佳佳,曾玉明,周浩,文必洋. 海洋学报. 2019(11)
[2]星载双频降水雷达数据融合技术[J]. 关振红,刘本东. 电子世界. 2019(20)
[3]多通道双频高频雷达接收机模拟前端的设计[J]. 李世界,陈章友,张兰,杨山山. 电子技术应用. 2018(03)
[4]基于冗余小波变换的高频地波雷达目标检测算法[J]. 李庆忠,刘小彤,黎明,牛炯,李瑞芹. 电波科学学报. 2016(03)
[5]海面动力学粗糙度参数化方案对近海风资源评估结果的影响[J]. 周荣卫,何晓凤. 自然资源学报. 2015(03)
[6]激光雷达应用技术研究进展[J]. 刘斌,张军,鲁敏,滕书华,马燕新,张文广. 激光与红外. 2015(02)
[7]高频地波海态探测雷达天线技术[J]. 高火涛,周林,赵华侨,张华君,史劼,张小林. 电波科学学报. 2013(05)
[8]海域使用面积测算方法与应用研究[J]. 李胜,高俊国,赵晓龙,刘大海. 海洋开发与管理. 2013(07)
[9]基于正则化方法的高频地波雷达海浪方向谱反演[J]. 李伦,吴雄斌,龙超,刘斌. 地球物理学报. 2013(01)
[10]多频高频地波雷达同步控制系统设计[J]. 王勤,万显荣,杨子杰. 华中科技大学学报(自然科学版). 2009(04)
博士论文
[1]双频全数字高频海洋雷达研制及相关问题研究[D]. 田应伟.武汉大学 2015
[2]多载频MIMO高频雷达关键技术研究[D]. 周升辉.哈尔滨工业大学 2014
[3]高频地波雷达海洋动力学参数反演与应用方法研究[D]. 李伦.武汉大学 2013
[4]高频地波雷达阵列优化与校正算法研究[D]. 龙超.武汉大学 2012
[5]变频高频地波雷达海态反演技术的研究与应用[D]. 赵晨.武汉大学 2012
[6]双基地高频地波雷达海洋环境监测若干问题研究[D]. 何缓.武汉大学 2012
硕士论文
[1]高频地波雷达海洋回波提取及海态参数反演方法研究[D]. 杨春奇.哈尔滨工业大学 2019
[2]GNSS-IR双频数据融合的表层土壤湿度反演[D]. 荆丽丽.山东农业大学 2019
[3]高频地波雷达海浪回波检测及海态反演算法研究[D]. 张贺磊.哈尔滨工业大学 2017
[4]高频地波雷达海态参数反演方法研究[D]. 赵东阳.哈尔滨工业大学 2016
[5]高频雷达目标检测方法研究[D]. 张同舟.西安电子科技大学 2011
本文编号：3074066
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