一种双基地雷达探测性能评估的改进方法

一发两收配置下双基地高频地波雷达相对于单基地雷达的优势为提高探测精度和目标截获能力.同时, 双基地高频地波雷达作为一种大型的雷达探测系统, 影响其探测性能的因素众多, 为双基地高频雷达探测性能建立一套有效的评估体系, 对于雷达初期建设与使用过程中的维护与升级, 都具有重要的指导意义.本文结合高频地波雷达和双基地雷达各自特点, 提出了一种基于粒子群算法改进的层次分析法, 克服了传统层次分析法的判断矩阵和一致性检测分离的缺点, 提高了评估方法的可信度与可靠性, 为双基地高频地波雷达探测性能评估提供了一种较为可靠的方法.     

高频地波雷达探测海面动力学参数的研究

介绍了利用高频地叔雷达探测海面动力学参数的理论方法,即由海面回波多普勒谱提取海风,海浪,海流等海态信息,并进行了计算机仿真反演,结果表明该方法能满足工程技术要求。     

高频地波雷达OSMAR2000通过验收

武汉大学高频地波雷达课题组经过 2年多的艰苦努力 ,自行研制了两台高频地波雷达ＯＳＭＡＲ2 0 0 0 .完成了国家 86 3计划海洋领域的重大项目“高频地波雷达海洋环境监测技术”的研究项目 ,于 2 0 0 0年底通过国家科技部的验收 .该项目研制的高频地波雷达ＯＳＭＡＲ 2 0 0 0采用一发八收相控天线 ,在中国大陆沿海首次实现双站岸基雷达监测海洋表面动力学参数 ,得到了海洋表面矢量流图 .与传统海洋测量仪器的对比验证试验表明 ,ＯＳＭＡＲ2 0 0 0探测海流和海面风向的距离超过2 0 0公里 ,探测浪高的距离达 15 0公里 .其整体性能已达到国外同…     

单双基地复合高频地波雷达网定位精度分析

单基地高频地波雷达易受到电子干扰、隐身武器等威胁,建立单双基地复合高频地波雷达网是解决这一问题最易工程实现的途径。该文首次以单双基地复合高频雷达网为背景,针对高频地波雷达沿海面绕射的特点采用曲面定位分析推导和仿真系统的探测精度,给出定位精度曲线,并得到单双基地复合高频地波雷达网各测量子集在不同探测区域的精度分布,为高频雷达组网的探测、跟踪及融合提供理论基础。     

亚帆赛间便携式高频地波雷达的海态观测

2010年汕尾亚运会帆船赛期间,便携式高频地波雷达OSMAR-S作为一种重要的海态监测手段在汕尾海域进行观测,为保障亚帆赛顺利举行提供海洋气象服务。雷达获取了汕尾海域近1个月连续的流速、流向、浪高、浪周期、风向和风速等数据,并与海监船搭载的海流计与测风仪以及现场布放浮标实测的数据进行了对比。对比结果表明:雷达与现场海洋仪器的观测数据较为吻合,初步验证了OSMAR-S探测近海海态特别是风浪参数的能力。     

海洋环境监测高频地波雷达的研究现状与发展趋势

高频地波雷达作为一种海洋遥感的重要手段，已有30多年的历史，它可用于海洋表面风、浪、流等状态参数的提取，还可用于目标探测，在专属经济区的监测中，高频地波雷达具有无可比拟的优势。本文介绍了高频地波雷达的发展历史和研究现状及其应用领域，详细叙述了武汉大学研制的高频地波雷达OSMAR2000的体系结构、性能指标和信号处理方法，最后对该研究领域的发展趋势作了简要分析。     

地波雷达海洋环境监测中的技术及应用

地波雷达利用短波（3~30MHz）在导电海洋表面绕射传播衰减小的特点,采用垂直极化天线辐射电波,能超视距探测海平面视线以下出现的舰船、飞机、冰山和导弹等运动目标,作用距离可达300km以上。同时,地波雷达利用海洋表面对高频电磁波的一阶散射和二阶散射机制,可以从雷达回波中提取风场、浪场、流场等海况信息,实现对海洋环境大范围、高精度和全天候的实时监测。在海洋环境监测领域,地波超视距雷达具有覆盖范围大、全天候等特点。在气象预报、防灾减灾、海洋工程等方面有广泛的应用前景。     

双基地高频地波雷达系统布站研究

由发射机(T)和接收机(Rm)共站的单基地高频地波雷达增设分置的接收系统(Rb)构成的T/Rm-Rb双基地高频地波雷达系统用于海洋环境监测时,既可测得矢量流速度,又可消除风向模糊性,是目前高频地波雷达的发展趋势之一。该文首次从T/Rm-Rb系统的探测能力与海流测量误差两方面分析最佳基线长度和最佳双基地角范围,从而确定其布站原则,即:在确定T/Rm单基地雷达的位置后,先根据T-Rb双基地雷达设计指标中的最大探测距离和确定基线长度,然后根据T/Rm-Rb系统海流测量误差最小的原则确定最佳双基地角范围,从而确定T-Rb双基地雷达接收站Rb的位置。该布站原则可为双(多)基地高频地波雷达的海洋环境监测应用提供参考和依据。     

基于MATLAB GUI的高频地波雷达风速信息反演软件

文章在MATLABGUI工具基础上,分析并设计了高频地波雷达风速信息反演软件。该软件用于从高频地波雷达模拟及实测回波谱数据中反演风速信息,包括海浪充分成长状态下的饱和风速以及海浪处于成长阶段下的非饱和风速。实践表明：该软件具有交互性强、参数与图形显示简明清晰、数据处理高效等特点。     

舰载高频地波雷达(OTHR)平台运动对回波信号调制机理的研究

 本文基于高频地波舰载OTH(Over-The-Horizon)雷达后向散射回波信号的物理模型,在理论上分析并导出了揭示雷达平台运动、雷达系统参数、目标物理属性以及目标运动特性之间内在联系的舰载高频地波OTH雷达回波信号在Doppler域里的频谱展宽方程;深入分析了高频地波舰载OTH雷达平台运动对雷达回波信号高频相位的调制机理及平台运动对回波信号Doppler频谱结构的影响;推导了雷达平台运动与不同物理尺寸目标及不同运动状态目标相互作用的动态几何关系;给出了在雷达平台运动条件下静止面目标、静止点目标及运动面目标和运动点目标的回波信号频谱展宽表达式.这些基本关系式构成了在高频地波舰载OTH雷达系统中对海浪杂波特性和目标特性进行分析和研究及在展宽的一阶Bragg海浪谱中实现舰船目标分辨与检测的重要理论基础.文章最后通过对实测数据的分析与测量,证明了所得出的数学关系式的正确性.     

基于门控循环神经网络的海杂波幅度预测

海杂波是雷达在海洋表面采集到的海面电磁散射回波.受海洋环境要素（风速、风向、浪高、浪向等）和雷达参数的影响,其幅度随时间具有随机起伏性,海杂波的幅度预测精度的提高有助于增加目标检测准确度.本文结合海杂波非高斯非线性的特点,提出了基于门控循环神经网络的海杂波幅度预测方法.通过对IPIX雷达和P波段雷达海杂波实测数据的预测分析,结果表明,本文方法相对已有传统方法具有更高的预测精度.     

HF radar wave and wind measurement over the Eastern China Sea

High-frequency (HF) radar can be employed to measure sea surface state parameters such as waveheight, wind field, and surface current velocity. This paper describes the application of the HF ground wave radar in remote sensing the surface conditions over the Eastern China Sea in October 2000. The radar, referred to as the OSMAR2000, was developed by Wuhan University. Preliminary wave spectra, waveheights, and wind fields estimated from the collected data are presented and compared with ship-recorded measurements where such are available. The range for wind direction sensing is up to 200 km. Wave information and wind speed can be provided up to a range of 120 km. The mean difference between radar- and ship-measured significant waveheight is 0.323 m; wind direction is measured within 20/spl deg/; and wind speed to within 0.6 m/s. With such agreement being fairly reasonable, the feasibility of the inversion algorithm and the ocean state real-time sensing capability of OSMAR2000 are demonstrated.     

高频地波雷达浪高参数提取的一种新算法

从Howell深水无表面流情况下的二阶窄波束雷达截面方程出发,提出了一种变换积分对象、不等分积分区间构成稀疏矩阵方程来反演无向浪高谱的新算法.在不同信噪比和不同海况条件下进行数值仿真,当信噪比高于35dB时,该算法有较高的反演精度.并将该方法应用于"高频地波雷达现场对比验证试验",反演结果与观测船输出结果比较,有效浪高的平均绝对误差为0.32m,并与Barrick法和Howell法进行了比较.模拟结果和实测结果都表明该反演算法的正确性和可行性.     

天波雷达舰船目标探测能力仿真分析

为定量地评估海杂波背景下天波雷达的探测能力,基于信号检测理论和雷达方程,建立了天波雷达舰船目标探测能力仿真模型。基于Barrick高频雷达海洋回波截面方程,考虑电离层和洋流影响,构建了海浪散射系数仿真模型并给出了仿真方法。最后,仿真分析了各种参数对天波雷达探测能力的影响。结果表明,探测距离越远、风速越高、风向角越大、工作频率越大,电离层污染越严重探测能力越差,而洋流速度变化时探测能力基本不变。     

天地波组网雷达同步控制系统设计

天地波组网高频地波雷达采用天波发射、地波接收和地波发射、地波接收的形式实现对海洋表面动力学参数如海洋表面流场、风场等的监测,具有覆盖面积广、回波蕴含信息丰富等特点。由于采用收发分置模式,这种组网雷达需要解决接收站与发射站、以及多个接收站之间的同步问题,主要有时间、频率和相位三大同步。针对探测海洋动力学参数的要求,分析了天地波组网雷达对同步的需求,提出了同步控制系统的设计方案,包括基于授时GPS实现的系统外同步设计以及基于FPGA实现的系统内同步设计,并给出了相应的硬件和软件实现以及闭环和外场测试结果。该方案解决了天地波组网同步问题,海边进行的天地波组网现场实验也证明了该方案的正确性。     

海洋环境对雷达海杂波后向散射特性影响分析

为分析海洋环境对雷达海杂波后向散射特性的影响,建立了一种基于修正复合模型方法的雷达海杂波后向散射关系模型。雷达入射余角较大时,主要散射形式为镜面散射;入射余角较小时,主要散射形式为Bragg散射。考虑了逆顺风条件下后向散射系数的差异性,改进了原有模型Bragg散射的方向海谱部分,增加了风向因子。利用模型对不同入射角条件下海洋环境因素与后向散射系数的关系进行了仿真计算。计算结果表明,当海面作为雷达波的反射面时,雷达后向散射特性十分复杂,风速、风向、海浪、降水、海面油污等海洋环境因素都会对其产生影响。其中,风速和有效波高对海面后向散射的影响最大,风向次之,降水再次之,而海面油污的影响最小。      

基于时频二维图像的高频雷达低速目标检测

海面低速目标的非均匀运动和射频瞬态干扰引起的多普勒谱展宽影响高频地波雷达检测目标的准确性.利用时频分析方法将相干积累时间内由于目标非均匀运动和射频干扰引起的信号能量变化显示于时间-频率二维图像上,并根据目标信号对应时频图像上非线性曲线的特点提出一种基于二值形态学的方法用于区分目标和干扰信号.现场数据的分析结果证明该方法可以从展宽的多普勒谱中准确地检测出目标.     

高频天/地波雷达海面风向、洋流反演试验研究

高频天/地波雷达是近年来提出的一种新的雷达探测体制, 其海杂波包含丰富的海态信息.为研究该体制雷达在海态探测中的应用, 在海面风向、洋流反演方法研究基础上, 利用高频天/地波探测试验系统开展海态反演试验研究,依据接收到的海杂波信息, 获得海面风向和径向洋流信息, 并与海上实测资料进行对比.对比试验结果表明两者具有较好的一致性,高频天/地波雷达用于海洋状态观测具有一定的可行性.     

X波段雷达对海探测试验与数据获取年度进展

针对雷达海上目标探测关键技术攻关对雷达实测数据的迫切需求,2019年提出了“雷达对海探测数据共享计划”。该计划旨在通过开展雷达试验获取数据,公开共享。2020年度该计划继续推进,开展了雷达目标RCS定标、不同海况海杂波与目标探测、海上机动目标检测跟踪3个方面的多次试验,获取了不同距离处不锈钢球定标体的雷达慢速扫描模式测量数据、不同方位下海杂波凝视模式测量数据、海上目标凝视模式探测数据、海上机动快艇雷达扫描模式测量数据,并同步获取了风和浪要素数据、目标AIS数据、可见光/红外数据等配合传感器数据。