岸空双基地高频雷达海面风浪流探测理论与方法研究

Shore / air bistatic HF radar is a new marine monitoring technology emerging in the last two years. Compared with the conventional shore-based high frequency radar, its detection range is farther and the monitoring range is greatly improved. It has great research significance and application value in the field of remote sensing and monitoring of marine environment.. The project adopts the method to combine theoretical research, simulation analysis and observation together, further studies the theory and method for ocean surface wind, wave and current measurements based on shore-air bistatic High Frequency radar: constructing ocean surface scattering model based on shore and air bistatic; studies the non-backscattering mechanism of interaction between high-frequency electromagnetic waves and rough sea surface, establishes the relationship between ocean dynamic environment parameters and radar echoes, develops a direct method of extracting ocean currents using the Doppler principle, studies the method of synthesizing first-order echo and second-order echo to invert wave height and wind speed. The project will further improve the theoretical basis and technical level of radio ocean environmental monitoring in our country. There is an important significance and value in this project.

岸/空双基地高频雷达是近两年国际上涌现出来的一种海洋监测新技术。与传统岸基高频雷达相比，它的探测距离更远，监测范围大大提高，在海洋环境的遥感与监测领域具有重大的研究意义与应用价值。.本项目将采用理论研究、模拟仿真与实测数据分析相结合的方法，开展新体制岸空双基地高频雷达海面风浪流探测理论与方法的研究：利用已有的岸基高频雷达发射站和接收技术，构建岸空双基地体制下的海洋表面散射模型，研究高频电磁波与粗糙海面相互作用的非后向散射机制，建立海洋表面海流、海浪、海风等海洋动力环境参数与雷达回波之间的联系；发展利用多普勒原理提取海流的直接方法，研究综合一阶回波和二阶回波反演浪高和风速的方法。项目将进一步提高我国无线电海洋环境监测的理论基础和技术水平，更好地为我国的经济建设和国防建设服务。具有重要的意义和价值。

岸/空双基地高频雷达是近两年国际上涌现出来的一种海洋监测新技术。与传统岸基高频雷达相比，它的探测距离更远，监测范围大大提高，在海洋环境的遥感与监测领域具有重大的研究意义与应用价值。本项目采用理论研究、模拟仿真与实测数据分析相结合的方法，开展了新体制岸空双基地高频雷达海面风浪流探测理论与方法的研究。.项目以岸空双基地高频雷达作为海面观测设备，在海洋回波模型构建、接收天线阵列校准、无向海浪谱反演等方面进行了深入研究。主要研究成果包括：1) 构建了岸空双基地高频雷达的海洋回波模型，并分析其海洋回波特性。将海面建模为线性海面波高和非线性海面波高的累加，在此基础上使用微扰法求解海面引起的散射场，并通过求解随机散射场的功率谱密度推导出了海洋回波模型。2) 提出了基于单信源一阶峰的双基地阵列校准方法。基于大多数一阶峰具有单一来波方位的特性，根据MUSIC算法构建出求解相位误差的损失函数，通过迭代求解即可得到阵列上的相位误差。利用估计出的相位误差对雷达数据进行补偿后，海流的反演结果也更加准确。3) 提出了一套双基地高频雷达的海浪海风反演方法。研究了窄波束二阶海洋回波模型的线性化，并且基于线性化后的窄波束二阶海洋回波模型构建出了窄波束转换关系矩阵，然后将窄波束转换关系矩阵的逆与实测窄波束二阶海洋回波相乘即可反演出无向浪高谱。同时还提出了多频率高频雷达的海浪海风参数反演新方法。.本项目所研究的海洋回波模型、校准方法和海浪海风参数的反演方法都经过了验证，为岸/空双基地高频雷达的进一步应用奠定了良好的理论基础。所提出的多频率高频雷达海浪海风参数反演新方法已经应用于自然资源部舟山海洋站高频雷达系统中。项目共发表SCI论文22篇，授权发明专利2项。本项目的研究成果进一步提高了我国无线电海洋环境监测的理论基础和技术水平，更好地为我国的经济建设和国防建设服务，具有重要的意义和价值。