小型圆形阵变/多频高频雷达风浪反演理论与方法研究

Whether from the perspective of security or scientific research, observation and research on the ocean wind and wave parameters has a broad practical demand. Multi-frequency HF ground wave radar, which is based on miniaturized antenna form, can work at multiple operating frequency points at the same time, and has the advantages of small occupation area, rich sea echo information, strong anti-interference ability etc. And multi-frequency HF ground wave radar is widely concerned by scholars around the world. . The project, which is based on small circular array multi-frequency HF ground wave radar, adopts the method to combine theoretical research, simulation analysis and observation together, further studies the wind and wave inversion theory and method for multi-frequency radar echoes: utilizing multi-frequency echoes to inverse full frequency wave spectrum, wave height and wave period; realizing the inversion of unsteady wind field by obtaining the developmental information of wave, which is based on steady wind field inversion; studying the data fusion method, exploiting the advantages for multi-frequency detecting, and improving the performance of wind and wave inversion. Finally, this project puts forward an effective wave and wind inversion method based on multi-frequency HF ground wave radar, further improves the theoretical basis and technical level of radio ocean environmental monitoring in our country. There is an important significance and value in this project.

无论从安全角度还是科学研究角度上看，对海面风浪参数的观测和研究都有着广泛的实际需求。具有小型化天线阵列的变/多频高频雷达可同时工作在多个频率点上，具有占地面积小、海洋回波信息丰富等优点，受到世界各国学者的广泛关注。. 项目将以自主研制的小型圆形阵列变/多频高频地波雷达为平台，采用理论研究、模拟仿真与实测数据分析相结合的方法，深入研究利用多频率雷达海洋回波反演海浪与海风参数的理论与方法：利用不同频率的雷达回波信号，获取准全频段海浪谱以及有效浪高、浪周期等海浪参数；在反演稳态风场的基础上，通过提取不同尺度波浪的成长信息，实现非稳态风场信息的反演；研究多频探测信息的数据融合方法，充分发挥多尺度同时探测的优势，提高风浪反演精度。最终提出一套准确有效的风浪反演算法，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。

无论从安全角度还是科学研究角度上看，对海面风浪参数的观测和研究都有着广泛的实际需求。具有小型化天线阵列的变/多频高频雷达可同时工作在多个频率点上，具有占地面积小、海洋回波信息丰富等优点，受到世界各国学者的广泛关注。项目以自主研制的小型圆形阵列变/多频高频地波雷达为平台，采用理论研究、模拟仿真与实测数据分析相结合的方法，深入研究了利用多频率雷达海洋回波反演海浪与海风参数的理论与方法。. 1）研究了海浪参数的反演方法。利用不同频率的雷达回波信号，获取准全频段海浪谱以及有效浪高、浪周期等海浪参数。2）研究了海风参数的反演方法。在反演稳态风场的基础上，通过提取不同尺度波浪的成长信息，实现非稳态风场信息的反演；研究了一种基于小型阵列的风向反演方法。3）研究了干扰抑制的方法。针对高频地波雷达容易受到短波电台、电离层杂波等各类干扰的影响，研究了基于EMD、FRFT、正交投影等算法的干扰抑制方法。4）研究了海流性能的评估方法。对2015年和2016年浙江舟山高频雷达获取的海流数据进行了评价。. 本项目所研究的海浪海风反演方法和干扰抑制方法都经过了反复验证。验证过程中使用了浙江舟山高频地波雷达从2015年到2017年实测数据，以及2015年、2016年几次比测试验中获取的ADCP、波浪骑士、风速风向仪定点数据。. 项目最终提出了一套准确有效的风浪反演算法，并且已经应用于自然资源部舟山海洋站业务化运行的高频雷达系统中。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。