高頻地波雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用

蔡旺

摘 要：高頻地波雷達(dá)技術(shù)有著全天候、大范圍、超視距、成本低廉的優(yōu)勢，作為一種全新的海洋監(jiān)測技術(shù)，在各個(gè)臨海國家中得到了應(yīng)用。本文主要就高頻地波雷達(dá)的常見類型與應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：高頻地波雷達(dá)；類型；應(yīng)用

高頻地波雷達(dá)技術(shù)是近代科學(xué)家研究出來的一種海洋監(jiān)測技術(shù)，能夠?qū)κ澜绺鲊膶俳?jīng)濟(jì)區(qū)進(jìn)行有效的檢測，此種技術(shù)具有超大的視距、超大的范圍并且能夠?qū)崿F(xiàn)全天候檢測的特點(diǎn)。由于此技術(shù)的開發(fā)和使用成本低廉，受到各發(fā)達(dá)國家的青睞，尤其是各臨海國家都對此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，為世界各國起到了示范作用。

一、高頻地波雷達(dá)應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）目標(biāo)探測用高頻地波雷達(dá)

高頻地波雷達(dá)一個(gè)重要的功能就是進(jìn)行目標(biāo)探測，在軍用領(lǐng)域高頻地波雷達(dá)主要應(yīng)用到了純軍事化思路，并且以對于遠(yuǎn)距離的目標(biāo)進(jìn)行檢測、預(yù)警。世界各國都對此技術(shù)做出了成功案例，如英國的“監(jiān)督員”系統(tǒng)、俄羅斯的“向日葵”系統(tǒng)還有加拿大的SWR-503系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的技術(shù)都較為成熟。這些系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是頻帶較寬、發(fā)射功率非常大、接收天線的規(guī)模非常大，并且每一個(gè)單部雷達(dá)都具有較強(qiáng)的目標(biāo)探測能力。但是它也有自身的缺點(diǎn)，就是系統(tǒng)過于復(fù)雜，機(jī)動(dòng)性和隱蔽性較差，需要有較強(qiáng)的保障條件，很難進(jìn)行大規(guī)模的建設(shè)。

另外，在軍事界還存在著民用高頻地波雷達(dá)的應(yīng)用，但是此技術(shù)還處于研究實(shí)驗(yàn)階段。與軍用領(lǐng)域的高頻地波雷達(dá)相比，民用的雷達(dá)發(fā)射功率較低，一般只有幾十瓦到幾百瓦級(jí)別，天線的陣容也較小，對于目標(biāo)的探測距離和方位的分辯也較低。民用高頻地波雷達(dá)目前很難滿足實(shí)際的需要但是隨著高分辨空間譜估技術(shù)的發(fā)展，抗電離層干擾技術(shù)的不斷成熟，民用高頻地波雷達(dá)技術(shù)也具有很好的發(fā)展前景。

（二）海洋環(huán)境監(jiān)測用高頻地波雷達(dá)

海洋動(dòng)力學(xué)參數(shù)的探測也是高頻地波雷達(dá)的一項(xiàng)重要應(yīng)用，高頻地波雷達(dá)技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)獲取較大范圍的海面狀態(tài)的參數(shù)分布。但是、地波雷達(dá)對于海浪、風(fēng)場參數(shù)的探測還處于研發(fā)階段，短期內(nèi)還不能用于實(shí)際應(yīng)用。目前存在的主要困難是，在提取海浪和風(fēng)場參數(shù)所依據(jù)的回波信號(hào)較弱，且容易受到外界環(huán)境的影響。

二、高頻地波雷達(dá)應(yīng)用中存在的問題

（一）高頻地波雷達(dá)易受到電離層的干擾

短波段適合高頻地波雷達(dá)工作，然而短波段也是高頻通信、廣播和各類大氣等工作頻率比較集中的頻段。同時(shí)電離層在高頻段的中低端對雷達(dá)探測信號(hào)干擾性最強(qiáng)，這就能夠?qū)е路綀A百公里范圍內(nèi)的探測目標(biāo)反饋信號(hào)不準(zhǔn)確。目前國內(nèi)外對于抗電離層的干擾技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，但是并沒有取得較好的效果。

（二）更精確的風(fēng)、浪參數(shù)反演理論和技術(shù)

我國相關(guān)領(lǐng)域?qū)τ诘夭ㄔ诶走_(dá)風(fēng)和浪探測方面進(jìn)行了深入的研究，也取得了突破性的成果，但是這些應(yīng)用在實(shí)際業(yè)務(wù)上還不太現(xiàn)實(shí)。目前地波雷達(dá)風(fēng)、浪繁衍的主要困難就是如上所說的，在海浪和風(fēng)場參數(shù)提取上容易受到噪聲和各種干擾的影響。那么為了緩解這一困難，可以采用雷達(dá)實(shí)時(shí)選頻系統(tǒng)來選擇較為純正的頻率，利用噪聲抑制和抗干擾技術(shù)也能夠有效緩解這些困難。

（三）雷達(dá)結(jié)果的應(yīng)用規(guī)范問題

海態(tài)探測用高頻地波雷達(dá)輸出時(shí)間頻率一般控制在十分鐘到一個(gè)小時(shí)之內(nèi)，在此時(shí)間段上獲取連續(xù)的、大范圍內(nèi)的流場、風(fēng)場和浪場的分布數(shù)據(jù)，包括在時(shí)間、空間和采樣方式所對應(yīng)的物理參數(shù)。目前國際上對于海洋探測技術(shù)和手段都有著研究和應(yīng)用，對于其中的測量手段和數(shù)據(jù)也都有明確的使用規(guī)范和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，而地波雷達(dá)探測技術(shù)一直處于探索研究中，也在質(zhì)量控制和雷達(dá)數(shù)據(jù)與海洋動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行同化方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，但是仍然不能廣泛應(yīng)用到實(shí)際工作當(dāng)中。

三、武漢大學(xué)在高頻地波雷達(dá)技術(shù)的研究

武漢大學(xué)是我國最早展開空間物理研究和高層人才培養(yǎng)的基地，武漢大學(xué)的侯杰昌教授早在七十年代就已經(jīng)開始關(guān)注高頻地波雷達(dá)的海洋探測技術(shù)，到了八十年代初，哈爾濱工業(yè)大學(xué)也展開了相關(guān)的研究。侯教授帶領(lǐng)一批精干的隊(duì)員從1987年展開了追蹤研發(fā)高頻地波雷達(dá)系統(tǒng)的工作，并且在經(jīng)費(fèi)緊張的情況下，為此技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。終于在1993年研制成功了我國第一臺(tái)專用于海洋探測的高頻地波雷達(dá)OSMAR。在我國的政策支持之下，吳世才教授組織各方精英，花費(fèi)了大量的心血和精力，獲得了863計(jì)劃的支持，使我國的高頻地波雷達(dá)海洋探測技術(shù)的研究和發(fā)展更為順利，在“十五”、“十一五”的大力支持之下，取得了科研成果，使得SOMAR系列的高頻地波雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用到了還有探測之中。總之，高頻地波雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用在海洋探測方面有著重要的意義，但是此技術(shù)并不是十分完善，需要相關(guān)科研人員不懈努力將其進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蘇洪濤，張守宏，保錚.高頻地波超視距雷達(dá)目標(biāo)距離、方位角和多普勒頻移估計(jì)算法[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2007（03） .

[2] 劉愛國，察豪，席澤敏，周沫.艦載微波超視距雷達(dá)天線架設(shè)高度研究[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2009（04）.

[3] 周濤，孔慶國，錢一婧，施春榮.高頻地波雷達(dá)技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].雷達(dá)與對抗，2008（04）.

[4] 厲春生，李靜，孫長國.地波超視距雷達(dá)抗電臺(tái)干擾方案設(shè)計(jì)[J].艦船電子對抗，2008（04）.