一种浮标式高频地波雷达系统技术方案

本发明专利技术公开了一种浮标式高频地波雷达系统，采用浮标平台作为地波雷达的海上载体；将天波发射子系统设置于岸基，发射出高频电磁波、经电离层折射和海面反射后形成天波信号；姿态测量子系统实时测量获得浮标平台的姿态数据；地波雷达子系统采用地波雷达接收地波信号，处理形成地波多普勒谱；同时接收天波信号，在频域对其进行电离层扰动补偿后再处理形成天波多普勒谱；地波雷达子系统依据姿态测量子系统测量的姿态数据重建实际地理坐标系，然后在重建的实际地理坐标系中将地波或者天波多普勒谱反演出风浪流数据；天波发射子系统与地波雷达子系统通过GPS同步组网的方式进行时间同步。该系统能够探测任意距离的海域，适用于远海探测。

A buoy type high frequency ground wave radar system

The invention discloses a buoy type high frequency ground wave radar system, which uses the buoy platform as the carrier of the ground wave radar. The sky wave transmitter system is set up Yu Anji, the high frequency electromagnetic wave is emitted, the ionospheric refraction and the sea surface reflection are formed to form the sky wave signal; the attitude measurement subsystem can measure the posture of the float platform in real time. The ground wave radar subsystem uses ground wave radar to receive ground wave signals to process the Doppler spectrum of ground wave; simultaneously receives the sky wave signal, and reprocesses the sky wave Doppler spectrum after the compensation of the ionosphere disturbance in the frequency domain; the ground wave radar subsystem reconstructs the actual ground based on the attitude data measured by the attitude measurement subsystem. In the physical coordinate system, the ground wave or the Doppler spectrum of the sky wave is performed to perform the wind wave data, and the sky wave transmitter system and the ground wave radar subsystem synchronize the time by the synchronous network of GPS. The system can detect sea areas at any distance and is suitable for offshore exploration.

【技术实现步骤摘要】
一种浮标式高频地波雷达系统
本专利技术属于海洋环境监测

技术介绍
人类与海洋的经济关系正沿着“点-线-面-体”的次序不断深入发展，并且这种发展有着加速的趋势。海洋变得越来越重要，海洋对人类的影响也越来越大，从人类的生存层面直至经济层面，甚至上升到政治和国际关系层面。然而，人类对海洋的监测能力始终落后于人类的海洋实践活动，目前基本还停留在“点”和“线”的层面上，远远不能满足对海洋“面”和“体”的实时监测的需要。海洋监测能力的薄弱是长期影响我国发展海洋经济、预防海洋灾害、维护国家安全和统一的重大问题。高频地波雷达作为一种大面积、全天候、低成本的非接触式岸基遥感设备，是实现海洋“面”的层面上实时监测的最好工具。但要实现全国沿海主要海区的有效监管，需要在沿海地区布设几十部甚至上百部不同类型的地波雷达组成雷达网络进行探测。这不仅弥补了我国常规海洋监测仪器能力不足，大大提高了我国周边海域海洋环境实时监测的能力，实现我国海洋监测能力“代”的跨越，同时也可节约大量基础建设投入经费。现有岸基中远程地波雷达设备探测距离一般为200km，近程的地波雷达设备探测距离就更近，而国际海洋法规定200海本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浮标式高频地波雷达系统，其特征在于，该系统包括浮标平台、天波发射子系统、地波雷达子系统以及姿态测量子系统；该系统用于地波雷达的海上风浪流反演；所述浮标平台为地波雷达的海上载体；所述浮标平台由主浮体和仪器舱组成，所述主浮体包括三个连接浮体框架、十二组连接桥及六个浮力舱体；所述三个浮体框架并联排布、并且两相邻浮体框架之间分别采用6组连接桥相互连接，每个浮体框架底部两端均固定两个浮力舱体；所述浮体框架和所述连接桥采用不锈钢材料加工制成；所述浮力舱体为舱体结构，使用钢架作为支撑骨架、表面为玻璃钢、内部填充浮力材料；所述仪器舱设置于主浮体上；所述天波发射子系统设置于岸基，用于发射出高频电磁波，该高频...

【技术特征摘要】
1.一种浮标式高频地波雷达系统，其特征在于，该系统包括浮标平台、天波发射子系统、地波雷达子系统以及姿态测量子系统；该系统用于地波雷达的海上风浪流反演；所述浮标平台为地波雷达的海上载体；所述浮标平台由主浮体和仪器舱组成，所述主浮体包括三个连接浮体框架、十二组连接桥及六个浮力舱体；所述三个浮体框架并联排布、并且两相邻浮体框架之间分别采用6组连接桥相互连接，每个浮体框架底部两端均固定两个浮力舱体；所述浮体框架和所述连接桥采用不锈钢材料加工制成；所述浮力舱体为舱体结构，使用钢架作为支撑骨架、表面为玻璃钢、内部填充浮力材料；所述仪器舱设置于主浮体上；所述天波发射子系统设置于岸基，用于发射出高频电磁波，该高频电磁波经电离层折射至海面、再经海面反射、作为天波信号被地波雷达子系统接收；所述姿态测量子系统实时测量获得浮标平台的姿态数据；所述地波雷达子系统采用地波雷达一方面接收地波信号，一方面接收天波信号；其中对于地波信号，直接将其处理形成地波多普勒谱；对于天波信号，在频域对其进行电离层扰动补偿后再处理形成天波多普勒谱；地波雷达子系统依据姿态测量子系统测量的姿态数据重建实际地理坐标系，然后在重建的实际地理坐标系中将地波多普勒谱或者天波多普勒谱反演出风浪流数据；所述天波发射子系统与所述地波雷达子系统通过GPS同步组网的方式进行时间同步。2.如权利要求1所述的一种浮标式高频地波雷达系统，其特征在于，所述天波发射子系统由天线模块、全固态发射模块、激励源模块、第一GPS同步组网模块、电离层分析模块以及天波发射控制模块组成；所述天线模块为对数周期天线阵，天线阵中每个天线均发射高频线性调频连续波信号即为高频电磁波；所述全固态发射模块包括多个功放组件，功放组件的数量与天线阵中天线数量一致，每个功放组件对应向一个天线输出高频线性调频连续波信号；所述激励源模块中包括多个激励源，激励源的数量与功放组件数量一致，每个激励源对应向一个功放组件输出高频线性调频连续波信号作为激励；所述激励源模块接收天波发射控制模块的激励控制信号，进行激励的输出；所述第一GPS同步组网模块包括GPS信号接收机和频率源校正电路；其中GPS信号接收机接收获得GPS卫星的信号并调解出秒脉冲信号输入至频率源校正电路，频率源校正电路的校正信号输入至激励源模块中对各激励源进行校频；所述电离层分析模块包括电离层垂测仪和分析子模块，其中所述电离层垂测仪设置于天波发射子系统与电离层间传播路径中点处，分析子模块获取电离层垂测仪中的垂测数据，建立电离层模型，并分析计算电离层扰动信息；所述电离层扰动信息通过天波发射控制模块转发至互联网中；地波雷达将其所接收的天波信号的频谱信号转发至互联网中，所述天波发射控制模块从互联网中获取地波雷达所接收的天波信号的频谱信号，并将地波雷达所接收的天波信号的频谱信号与天线模块发射出的信号的频谱信号进行匹配，并依据匹配信息调整激励控制信号以控制激励源的输出，从而最终使得地波雷达所接收的天波信号的频谱信号与天线模块发射出的信号的频谱信号相匹配。3.如权利要求2所述的一种浮标式高频地波雷达系统，其特征在于，所述天线模块由5部水平极化的对数周期天线单元排列组成，为1×5线阵排列，单部对数周期天线的架高为12m，每部对数周期天线相距20米，每部对数周期天线发射2kW线性调频连续波信号。4.如权利要求3所述的一种浮标式高频地波雷达系统，其特征在于，所述激励源包括五个激励源分别对应五个功放组件；所述激励源由数字式直接频率综合器DDS和基于DDS的发射组件组成，所述激励控制信号控制每个激励源中DDS产生的满足需要的信号波形作为激励，并通过基于DDS的发射组件输出。5.如权利要求2所述的一种浮标式高频地波雷达系统，其特征在于，所述地波雷达子系统是在地波雷达的结构上增加第二GPS同步组网模块以及天波接收模块；所述第二GPS同步组网模块与所述第一GPS同步组网模块匹配，二者同步后第二GPS同步组网模块将同步信号发送至天波接收模块；地波雷达子系统在互联网中获取所述电离层扰动信息；天波接收模块依据同步信号判断所接收的信号是否为天波信号，若所接收的信号为天波信号，对天波信号进行模数AD转换和傅里叶变换FFT，获得天波信号的频域信号，然后依据所述电离层扰动信息对天波信号的频域信号进行电离层扰动补偿将补偿后的天波信号的频谱信号一方面发至互联网中，另一方面进行2次FFT形成天波多普勒谱；若为地波信号，则地波雷达直接处理获得地波多普勒谱。6.如权利要求1所述的一种浮标式高频地波雷达系统，其特征在于，所述姿态测量控制子系统包括姿态传感模块和双GPS天线；姿态传感模块设置于浮标平台的重心位置处，双GPS天线两点连线和姿态传感模块天线接插件的方向相互垂直，双GPS天线两点连线与浮标平台其中一边平行；双GPS天...

【专利技术属性】
技术研发人员：许家勤，曹俊，陈智会，吴雄斌，邱克勇，陈媛媛，宋国胜，李秀，王鹏，李杰，
申请(专利权)人：湖北中南鹏力海洋探测系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42