高频地波雷达可编程同步控制器的FPGA实现

采用FPGA器件对高频地波雷达中的可编程同步控制器进行了设计，在FPGA器件中使用可实时进行雷达波形参数读写的内部存储器，通过对存储的雷达波形参数进行处理后得到了所需的雷达波形，从而实现了同步控制器的可编程性。     

OSMAR2000相控阵天线的分析与设计

从工程应用的角度出发,详细分析了OSMAR2000天线阵列的设计原理,为高频地波雷达海洋环境监测系统成功设计了一发八收、收发共用的天线阵列系统。理论分析和实验结果说明了本文设计方案的可行性。     

OSMAR2000探测海面风浪场原理与实现

从Barrick反演无向浪高谱的公式出发,在高频地波雷达OSMAR2000工作频率条件下,对反演均方浪高、浪周期的公式进行了修正,并将其应用于高频地波雷达OSMAR2000的风浪场的反演,将反演结果与同时进行现场工作的传统海洋探测设备输出结果比较,证明本文方法行之有效。     

OSMAR2000基于MUSIC的超分辨率海洋表面流算法

为了解决OSMAR2000以小天线阵实现中远距离的海洋表面流探测,同时实现高的角分辨率的问题,提出了OSMAR2000基于MUSIC的超分辨率海洋表面流算法。该算法首先通过预处理从海洋回波中分离包含海流信息的一阶回波,然后针对其中可分辨的每一个Doppler频移（对应海洋表面径向流速）上的信号,采用MUSIC算法求其多个存在方位。阐述了MUSIC算法应用于高频地波雷达海洋表面流遥感的理论基础、处理过程和实测信号的处理结果。     

OSMAR2000超分辨率海流算法中空间信号源数的确定

针对传统方法无法确定一阶海洋回波法Doppler频移信号的空间信号源数的问题,提出了一种OSMAR2000超分辨率海洋表面流算法所需的空间信号源数的确定方法,阐述了该方法的处理过程和实测信号的处理结果。     

高频地波雷达海洋表面流测量误差分析

针对高频地波海态雷达测量精度问题,结合2005年8月浙江省东海海域得到的高频地波海洋表面状态监测雷达OSMAR2003的遥感测量数据,以及多普勒流速剖面测量仪的现场测量数据,通过误差分析理论对高频地波雷达海洋表面流测量精度以及误差来源做了分析.分析过程综合考虑了海流的运动特性,结果表明剖面流场的不均匀性分布及流场剖面结构的时间变化率是影响高频地波雷达径向流速测量误差的两个重要因素,通过去除其影响能有效提高测量精度.     

OSMAR2000海洋表面径向流场的生成及后处理

为了径向流图的双站合成,在OSMAR2000超分辨率海洋表面流算法提取径后向流后,再经过均匀网格径向流图的生成、多幅径向流图的组合、海流实际探测张角和有效探测距离的截取,以及径向流空缺区域的局域插值,最终生成了所需的单站径向流图,经双站合成,形成海洋表面矢量流图,现场对比验证实验证明,本文的后处理方法是有效的。     

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.     

高频地波雷达VXI总线接口电路的设计

按照模块化和标准化的要求，提出用CPLD和双口RAM来实现一种通用的寄存器基VXI接口电路的设计方案，使之满足基于VXI总线高频地波雷达所有模件的接口要求．具体描述了该接口的设计方法、主要的逻辑及时序关系，采用有限状态机并利用VHDL语言和原理图输入的混合设计成功实现了“双向中断、全双工”的块数据传输方式．它具有通信速率高、灵活性好、调试方便等特点．实际运行表明，该接口电路工作正常可靠．     

高频地波雷达宽带收发开关

根据共站高频雷达的工作原理和PIN二极管的物理特性,研制了应用于高频地波雷达OSMAR2000的收发开关电路,实现一付相控阵天线收发共用,大大减少占地面积和投资。这种具有宽带特性的收发开关采用双时宽双极性脉冲控制,电路简洁,效率高,脉冲波形好,工作稳定可靠。     

高频地波雷达信号波形分析

根据雷达设计的一般原理,综合研究了雷达波形分析的一般概念、处理技术和主要结果;尤其对国家863计划海洋领域重大课题要求研制的高频地波雷达的特殊需要,深入研究了线性调频中断连续波（FMICW）的基本理论、波形参数和处理方法,使之成为高频地波雷达OSMAR2000信号波形设计的基础。     

高频地波雷达天线阵列的自校正

针对高频地波雷达回波信号是一维信号的特点，构造了任意形状的三角形阵列，将理想情况下用于二维到达角估计的空时DOA矩阵法进行了推广，使其能适用于存在幅相误差的阵列．利用将推广的空时DOA矩阵法用于一维到达角估计时产生的冗余信息，构造方程组．通过解方程组得到天线阵列间幅度和相位误差，从而实现高频地波雷达通道的幅相自校正．对模拟数据与实测数据的处理结果均证实了本方法的有效性.     

高频地波雷达接收机研制

论述了调频中断连续波（FMICW）信号解调原理,分析了用于海洋环境监测、采用FMICW体制接收机的特点,给出了相控阵高频地波雷达多通道接收机的技术要求及设计要点,对工作在干扰和噪声特别大环境中的短波低频段接收机提出了应采取的抗干扰措施。现场实验表明,该多通道接收机在选择性、灵敏度和抗干扰性能方面达到了设计技术指标要求。     

采用便携式天线的近海海洋表面流探测

针对高频地波雷达天线阵通常十分庞大的问题，根据海洋回波理论，利用单个到达角海洋回波进行雷达通道幅度相位的自校准，应用适合便携式天线系统的信源估计方法，采用MUSIC(MUltiple Slgnal C1assification)算法反演海流信息，研究了交叉环／单极子天线在高频地波雷达近海海洋表面流探测中的应用，将探测结果与采用相控阵接收的高频地波雷达OSMAR2000的探测结果进行对比，径向流速平均偏差为1．3cm／s,说明近海海洋表面流探测采用便携式的小天线可取得与传统相控阵相同的效果.     

高频地波雷达海洋表面矢量流合成

针对高频地波雷达双站系统利用两幅径向海流图合成矢量流前必须进行径向流插值的问题,提出了一种在极坐标系下的自然三次样条插值得到公共网格上径向流并合成矢量流的方法.该方法成功应用于高频地波雷达OSMAR2000,并在国内首次进行东海表面流实时监测,将合成矢量流结果与传统海流计作对比,二者十分吻合,流向的标准差<20°,流速的标准差＜10cm/s.     

多通道多频高频地波雷达DDS数字信号源的设计

采用直接数字频率合成技术(DDS)产生多频高频地波雷达信号波形,使用现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)设计多通道多频高频地波雷达DDS数字信号源,提出了运用FPGA芯片实现该信号源的一种方案.该方案的系统组成包括PC机软件、LXI接口电路、控制模块、多通道DDS系统和加法器.该信号源输出为四通道单频信号及四通道信号加权叠加合成的多频信号.系统输出频率为3～30 MHz,输出信号无杂散动态范围(SFDR)优于62 dB,输出信号相位噪声优于132 dB/Hz,实验结果可满足多频高频地波雷达发射和接收系统的要求.