UOSDR系统实现海洋回波谱分析

经过实验参数的调整，在2007年11月14日下午4点终于收到久违的海洋回波。如图5－34所示为雷达系统收到的海洋回波谱图。

图5－34　150米处海洋多普勒谱，距离分辨率为15米

当时的风浪比较大，如图5－35所示。多普勒谱出现在高频地波雷达中，不曾出现一阶峰越过零频的现象，如图5－36所示。主要原因是由于与雷达发生Bragg作用的海浪速度很大，产生的多普勒频移相应的增大，最后大到移过零频。

图5－35　11月14日海边海况照片

图5－36　150米处多普勒谱，距离分辨率为15米

相同距离，不同距离分辨率得到的海洋多普勒谱图，分别如图5－37到图5－39所示。

图5－37　距离分辨率为10米，300米处的海洋多普勒谱

图5－38　距离分辨率为15米，300米处的海洋多普勒谱

图5－39　距离分辨率为30米，300米处的海洋多普勒谱

相同的距离分辨率下，在不同距离上的多普勒谱图分别如图5－40到图5－44所示。从图中可以发现，在雷达近距离处海浪的能量主要集中在朝向雷达方向上。随着距离的增加，朝向雷达方向的海浪能量逐渐减弱，而背离雷达方向的海浪能量逐渐增强，在一定的距离上达到平衡，如图5－42所示。

图5－40　分辨率为10米，30米处的海洋多普勒谱

图5－41　分辨率为10米，40米处的海洋多普勒谱

图5－42　分辨率为10米，70米处的海洋多普勒谱

图5－43　分辨率为10米，110米处的海洋多普勒谱

图5－44　分辨率为10米，130米处的海洋多普勒谱

当海况相对比较平缓时，海洋多普勒谱中的一阶峰就特别明显。如图5－45到图5－53所示。

图5－45　分辨率为30米，180米处的海洋多普勒谱(www.xing528.com)

图5－46　分辨率为30米，450米处的海洋多普勒谱

图5－47　分辨率为30米，海洋距离－多普勒谱

图5－48　分辨率为30米，180米处的海洋多普勒谱

图5－49　分辨率为30米，450米处的海洋多普勒谱

图5－50　分辨率为30米，海洋距离－多普勒谱

图5－51　分辨率为30米，210米处的海洋多普勒谱

图5－52　分辨率为30米，300米处海洋多普勒谱

图5－53　UOSDR系统接收到的海洋回波谱，距离分辨率为30米

从图5－51和图5－52可以看出，在210m和300m处的海洋一阶峰非常明显。210m处的一阶峰信噪比高达50dB，300m处的信噪比也大于45dB。与高频地波雷达的海洋回波谱相比，UHF海洋回波谱中不仅有很强的一阶峰，而且二阶谱成分也非常丰富，这都为从回波谱中提取海洋状态信息提供了可能。

图5－54　高频雷达探测到的多普勒谱，距离分辨率为5公里

实验使用参数为：

（1）雷达发射频率为300MHz；

（2）发射功率为5W；

（3）收发天线都为Yagi天线；

（4）距离分辨率为10m、15m和30m可调；

（5）脉冲重复周期为20ms；

（6）A/D采样时钟为40MHz；

（7）系统中频为90MHz；

（8）DDC抽取因子为2500。

在UOSDR系统可以收到稳定的海洋回波后，我们进行了后续的其他探测实验。