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.     

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。     

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。     

高频地波雷达波形参数设计

根据线性调频中断连续波（FMICW）雷达原理,针对高频地波雷达探测海洋表面动力学要素的要求,给出了雷达信号数据采集与处理过程;分析了被压地波脉冲中断的雷达回波信号可以进行连续采样的原理;设计了无距离混迭和Doppler频率混迭的OSMAR2000雷达工作参数。该雷达主要技术指标为：距离分辨率2.5km,最大探测距离270km,时间分辨率13min,雷达工作比0.44,测量分辨率2－3cm/s。现场实验表明,雷达波形参数设计是正确的。     

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.     

从高频地波雷达回波谱中检测移动目标信息的初步研究

提出了一种适合于高频海态雷达移动目标检测的方法,该方法的原理基于硬目标与海面连续目标之间特征尺度不同。利用数值模拟说明了这种方法的有效性,将它应用到OSMAR2000高频地波雷达对比验证试验期间实测数据的处理中,获得了一个由两个单站同时探测得一个可能的移动目标的实例,同时指出这种方法在海流提取中应用的可能性。     

消除风向模糊性的一种方法

针对高频雷达探测海面风向存在模糊性的问题,提出了一种简单易行的多波束最小差值算法.应用该方法对OSMAR2000在东海的数据进行风场反演,并和观测船实测结果对比,两者吻合甚好,风向平均误差为20°,探测距离可达200km.     

三维动画技术在海态雷达演示系统中的应用

根据三维动画的制作原理，提出了三维动画技术在海态雷达演示系统应用中的方法和途径，通过对海态雷达演示系统片头制作的分析和海流、海浪场演示的技术实现做了初步的探讨，并对提高3DS的运行效率进行了分析．     

四阶累积量的MUSIC算法在海流测向中的应用

针对高频地波雷达系统OSMAR2000海流测向中海流元数不易估计的问题，利用四阶谱累积量MUSIC算法的空间谱结构特点，采用试探法确定信号源数并估计信号源的位置．通过对模拟海流和实测数据的处理实验表明，利用该算法可以较准确地估计出海流元的个数和方位，并且比传统MUSIC方法获得更小的角度估计方差，有效地反演了海洋表面流信息．     

波浪数学模型中谱分割功能的应用

海洋风浪的数值模拟常以全谱有效波高作为模拟结果,并在验证时将它与实测风浪记录相对比.实际上,全谱中既包含了当地风浪部分,也包括了外海传入的涌浪部分,其有效波高在物理意义上并不等价于风浪波高.采用海浪模型WAVEWATCH-III和MIKE21-SW进行西北太平洋海域的风浪后报,并应用模型的谱分割功能,可对完整的波谱进行分割,分离出风浪和涌浪部分.数值计算结果对比证实:利用该功能得到的分离波高不仅能提高风浪模拟的精度,也使波能状态信息更加完善.另外,对比发现WAVEWATCH-III相对于MIKE21-SW表现出更好的效果.建议在模拟有涌浪成分的风成浪时应采用谱分割功能.     

宽波束高频地波雷达海面回波谱的数值模拟

根据高频无线电波海洋回波谱理论,结合高频地波雷达单站探测的实际应用,建立了一个适合于研究高频地波雷达信号处理的海面回波多普勒谱的数值模型,模型包含一阶峰、海流、二阶谱、硬目标回波、地形阻挡和噪声等成分,模型输出具备实测多普勒谱的典型特征,可用于检验高分辨率空间谱估计算法和海态参数的反演算法。     

高频地波雷达提取海面散射特性的高分辨算法

基于波束定向理论 ,提出了提取高频地波雷达遥感海面散射特性的一种高分辨细分算法 .与 MUSIC算法相比 ,该算法数据处理的结果不仅含有海流的信息 ,还含有海浪的信息 .文中给出了计算机模拟结果 ,并针对雷达的工作体制 ,说明了具体工程的实施方法 .     

基于DBF的超分辨率方位分割算法的初步研究

针对高频地波雷达海洋环境遥感技术中的角分辨率问题,提出了基于数字波束形成DBF（ Digital Beam Foming)的方位侵害分割DD（Direction-subDividing)算法。该算法将待测海域分割成小的方位元／海元,以DBF方式实现接收波束扫描,获得陈列在不同指向的接收波束下海洋回波的多个接收值,再通过奇异值分解得到最小二乘意义上每个海元的后向散射回波,进而实现方位超分辨率的海洋环境参数的提取。文中阐述了算法的基本思想,给出了部分模拟结果,最后提出了算法目前存在的不足。     

三层海洋中内波的色散关系

运用小振幅波理论对三层成层水域的内波运动进行了解析,推导出三层成层状态下界面内波的基本方程和定解条件,得到了一阶近似方程的色散方程．并分析了密度和深度变化对水平波数的影响,得到了三层水域中存在大小2种波动方式．因此得到的结果对合理选择工作地点和水深,避免因内波可能产生的大振幅运动带来的损失有一定的作用．