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。     

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.     

基于流函数模型的矢量海流生成方法

提出了一种基于海洋流函数模型的双站高频地波雷达径向流生成矢量流算法.该算法避免了传统矢量合成法将径向流进行插值带来的误差,而且符合海洋动力学原理,生成的流场更接近实际分布.通过计算机仿真发现,流函数算法的容错、容差能力比矢量合成法更强.在径向流探测标准误差为10 cm.s-1时,新算法反演结果的均方根误差减小了约5 cm.s-1.应用到雷达实测数据中,与海流计实测结果比较表明,新算法比传统算法的平均误差减小了2 cm.s-1.     

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。     

高频地波雷达接收天线效率对回波信噪比的影响

针对高频地波雷达天线小型化过程中，天线效率降低使接收回波信噪比减小缺乏定量描述的问题。通过对高频频段外部大气噪声以及天线、传输线和接收机引入的内部噪声的分析，推导出了高频地波雷达接收天线效率与接收系统输出信噪比的关系式，并利用此关系式计算出了一定参数下不会降低雷达探测指标的效率范围．经过在以上效率范围内，使用低效率小型化接收天线实测的海洋回波谱，证实了其效率不影响雷达的探测指标．说明了本文得到的关系式的实用性，为高频地波雷达接收天线的小型化设计提供了理论依据．     

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。     

FMICW雷达海洋回波信号频率间断点和频率混叠的处理

根据Donald E.Barrick提出的线性调频中断连续波（FMICW）雷达信号处理方法,探测海洋表面回波距离、Doppler频移和角度信息。研究了当使用FMICW雷达实现天线的收发共用时,雷达接收和发送矩形脉冲串两项因素引起的频率混叠,以及周期线性调频连续波（FMCW）存在频率间断点对Doppler谱的影响。提出了采用FMICW雷达天线收发共用时,处理频率间断点和频率混叠的方法。利用浙江舟山实验数据进行处理,证明该方法可行。     

扩频雷达探测一阶海洋回波

利用扩频通信良好的抗干扰性和低功率谱密度下工作的特点,本文把扩频技术引入高频海洋探测雷达来探测海洋一阶回波,研究结果表明,该技术对回波质量无不良影响,同时可降低雷达发射功率,增加雷达探测距离．     

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.     

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。