超高频雷达技术在海洋监测中的应用与创新

使用超高频雷达进行海洋监测是一个新兴的研究领域，相应的研究在国际上也处于起步阶段。作为一种新兴的海洋环境监测技术，超高频雷达的短距离作用可以弥补现有高频地波雷达的近距离盲区，更高的扫频带宽可以大大提高距离分辨率，检测更小的移动目标。在港口管理、海岸警备、较小的移动目标检测、海洋搜救等领域具有广阔的应用前景。由于超高频雷达天线阵小，该技术还可能实现船基化，对更广阔海域的动力学环境参数实现无线电遥感。

本书的创新点主要有如下几个方面：

（1）在查阅大量资料和总结实验室OSMAR高频雷达接收设计的成功经验的基础上，提出了将UOSDR雷达系统用于海洋环境检测。相比于HF雷达在海洋检测中的广泛应用，目前还没有成熟的UHF频段无线电海洋遥感。本书提出了在高频雷达的基础上研制UOSDR系统进行海洋环境检测，以弥补现有HF雷达的敏感区域和分辨率的不足，同时还可以满足海洋监测中的特殊需要。

（2）在UOSDR系统研制过程中，根据系统灵活性和简洁性要求，我们选用了FPGA作为数字中频接收机的数字下变频处理任务，以及等效匹配滤波处理（可选）。提出了CORDIC－DDC的设计方案，对其性能做了详细的测试。实验证明，此方案在不失系统动态范围的前提下，使用FPGA的定点算法实现不仅简单易行，而且可以大大减少系统占用资源，在同时采用流水线结构下，可以使系统运行速度大大提高，实现了实时并行8通道中频信号处理，使系统进一步小型化成为可能。(www.xing528.com)

（3）在实验室老师和同学的帮助下成功研制了第一台超高频海洋表面动力学参数探测雷达原理性样机，闭环试验和原理性验证试验证明了该雷达系统稳定可靠性，能够获得令人满意的海洋回波数据。

（4）结合实际回波数据，分析了在风速条件下的多普勒谱。通过风速与流速的比照，发现在单通道条件下，无法获知表面波流向时，风速与流速的发展趋势有很多畸变点；分析了可能的原因是由于在外界环境的作用下，雷达作用表面流的流向发生变化，导致径向流速发生畸变。

（5）结合实测数据，分析了不同极化方式对于海洋回波探测的影响，发现天线不同极化方式对于海洋回波在其回波谱中的表现也不同。在此基础上，提出了可以应用不同的天线极化方式来实现移动目标探测和表面波探测。结果证明，天线水平极化时的系统回波弱于天线垂直极化时的回波，而收发不同极化方式的海洋回波介于两者之间。