1.    目标探测用高频地波雷达

目标探测是高频地波雷达的主要功能之一，在军用领域高频地波雷达沿着纯军事化的思路以远距离目标预警能力为主要目标，其典型代表是英国的“监督员”系统、俄罗斯的“向日葵”系统和加拿大的SWR-503系统等。特点是宽频带、大发射功率（达数百千瓦）、大接收天线阵（阵长数百米到数公里），单部雷达就具有较强的目标探测能力。该类设备的缺点是系统过于复杂，研制成本高昂，机动性和隐蔽性差，需要较强的保障条件，难以大规模推广部署。

民用领域高频地波雷达的目标检测功能目前处于研究试验阶段。民用高频地波雷达发射功率低，一般为几十瓦到百瓦级。天线阵列小，阵长一般小于一百米。目标探测距离和方位分辨率目前还无法与军用高频地波雷达相比，目标检测概率和虚警率不能满足实际应用的需求，但随着高分辨率空间谱估计技术的发展，以及抗电离层干扰技术的创新，民用高频地波雷达对于200km以内海面目标的探测与跟踪具有很好的发展前景。

2.    海洋环境监测用高频地波雷达

海洋动力学参数（海面风、浪、流）的探测是高频地波雷达的另一种主要用途。高频地波雷达可以以十分钟的时间分辨率连续获取数万平方公里海面的海洋状态参数分布，这是任何其它探测手段无法做到的。目前国际海洋界已普遍接受高频地波雷达能有效探测流场的观点，国内外主要地波雷达的海流探测已达到可用于常规业务化海洋观测的水平。

另一方面，在海浪、风场参数的探测方面，地波雷达处于研究开发阶段，距离实际应用尚有一定的距离。主要困难在于提取海浪和风场参数所依据的回波信号比较弱（比海面的主要散射回波低20～40dB），容易受噪声和干扰的影响，相应的反演理论和技术也处于研究探索阶段。国内地波雷达测风、浪技术在2008年取得突破。

民用高频地波雷达主要有两种天线阵列体制：小阵列式和紧凑便携式。前者阵长几十米到数百米，如德国的WERA、英国的OSCR和我国的OSMAR阵列式系统，后者如美国的SeaSonde。两者都可以实现海流的探测，紧凑便携式最大的优点是对阵地的要求低，安装适应性强。阵列式雷达探测精度具有优势，这是由基本的天线探测理论所决定的。从现有的设备上看，阵列式地波雷达才能提供大面积风、浪结果分布，而紧凑式天线系统（如SeaSonde）可提供雷达站周围2公里以内的风、浪信息（整个区域作为一个单点处理），但尚不能提供大面积风、浪参数的分布信息。

3.    国内高频地波雷达已取得的成就

国内海况探测用高频地波雷达在国家自然科学基金、八六三计划和其它相关科技计划的支持下迅速发展起来，哈尔滨工业大学、华东师范大学、武汉大学和西安电子科技大学都做出了很好的研究开发工作。在该领域形成了基本完整的自有知识产权体系。目前国内地波雷达已取得以下主要成就：

(1)哈工大从1980年代初开始开展高频地波雷达的研制工作，在雷达系统、目标探测、抗干扰、雷达天线测试、雷达系统数字化改造等方面进行了长期的工作积累，取得大量经验和成果。

(2)海态探测用高频地波雷达于八十年代末开始研制，武汉大学在1993年完成高频地波雷达OSMAR的样机并在广西北海进行了海流探测试验，取得成功，华东师范大学在九十年代末研制成一套地波雷达样机，并进行了海浪和流场的探测试验。

(3)2001年以来，西安电子科技大学也开展了综合脉冲孔径体制高频地波超视距雷达的研究，已建立了实验站，开展相关的试验研究。

(4)在“九五”、“十五”国家八六三计划的支持下，海洋动力学参数探测用地波雷达在十多年来得到迅速发展，从实验室样机到工程样机直到产品化进程发展很快，到目前已开发出成熟的OSMAR系列高频地波雷达产品，在可靠性方面不低于国外产品，在环境适应性的某些方面优于国外产品。

(5)分别于2000年10月、2004年4月、2005年8月、2007年8月和2008年8月在东海等地组织进行了对高频地波雷达海洋动力学参数探测能力的五次海上现场对比验证试验，全面验证了国产高频地波雷达流场探测性能，其中2008年8月在福建示范区进行的比测试验证明国产高频地波雷达具备常规业务化运行能力。

(6)国内已开发出全数字化高频地波雷达系统，从硬件系统的指标和先进性程度来看已居国际海洋探测用地波雷达领域领先水平。

(7)“十一五”国家八六三计划支持的多频率高频地波雷达已研制工程样机，进行了一次海上比测试验。

(8)近期一系列结果表明，国产地波雷达（如OSMAR071）在风、浪探测方面已取得明显突破。与海上定点浮标长达半年的波高比测结果表明两种测量结果时间序列的相关系数接近0.7，均方根误差优于0.4m.

(9)采用紧凑式天线的便携式高频地波雷达OSMAR-S研制成功，已投入到实际运行观测之中，填补了国内空白。

(10)            已经开始了地波雷达海流流场数据的海洋应用工作，如国家海洋局第三研究所利用福建示范区OSMAR雷达05-07年的流场结果数据，发现台湾海峡西南部海域表层海流主要由季风导致的顺岸流季节波动和常年存在的、流速约10cm/s的东北向背景流所共同组成。厦门大学近海海洋环境国家重点实验室利用雷达流场结果数据，研究了高流速条件下沙波拖曳系数变化规律，有关沙波减阻和拖曳系数的季节变化现象引起了国际同行的关注。

 

转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自吴雄斌科学网博客。
链接地址：https://blog.sciencenet.cn/blog-39338-312758.html

上一篇：高频地波雷达简介（三 原理）
下一篇：高频地波雷达简介（五 问题）