一种浮标式高频地波雷达系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105607053A(43)申请公布日2016.05.25(21)申请号201510568167.2(22)申请日2015.09.09(71)申请人湖北中南鹏力海洋探测系统工程有限公司地址443005湖北省宜昌市东山区青岛路21号(72)发明人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(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人高燕燕仇蕾安(51)Int.Cl.G01S13/88(2006.01)权利要求书4页说明书9页附图2页(54)发明名称一种浮标式高频地波雷达系统(57)摘要本发明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。CN105607053ACN105607053A权利要求书1/4页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；所述浮力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。3.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2CN105607053A权利要求书2/4页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。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