《高頻地波雷達(dá)》word版

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1、一、簡介高頻地波雷達(dá)(HFSurfaceWaveRadar，簡稱HFSWR)作為一種新興的海洋監(jiān)測技術(shù)，具有超視距、大范圍、全天候以及低成本等優(yōu)點，被認(rèn)為是一種能實現(xiàn)對各國專屬經(jīng)濟區(qū)(EEZ)監(jiān)測進(jìn)行有效監(jiān)測的高科技手段。各臨海發(fā)達(dá)國家均進(jìn)行了研發(fā)投入，并實施了多年的對比驗證和應(yīng)用示范。高頻地波雷達(dá)利用短波（3～30MHz）在導(dǎo)電海洋表面繞射傳播衰減小的特點，采用垂直極化天線輻射電波，能超視距探測海平面視線以下出現(xiàn)的艦船、飛機、冰山和導(dǎo)彈等運動目標(biāo)，作用距離可達(dá)300km以上。同時，高頻地波雷達(dá)利用海洋表面對高頻電磁波的一階散射和二階散射機制，可以從雷達(dá)

2、回波中提取風(fēng)場、浪場、流場等海況信息，實現(xiàn)對海洋環(huán)境大范圍、高精度和全天候的實時監(jiān)測。?高頻地波超視距雷達(dá)的工作原理（R1為視距，R2為雷達(dá)作用距離）??在軍事應(yīng)用領(lǐng)域，地波超視距雷達(dá)的工作波長和電波傳播特性決定其具有獨特的性能優(yōu)勢（相對于微波雷達(dá)而言）：（1）作用距離遠(yuǎn)（300～400km）；（2）極強的反隱身能力；（3）抗低空突防；（4）抗反輻射導(dǎo)彈，等等。在海洋環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，地波超視距雷達(dá)具有覆蓋范圍大、全天候、實時性好、功能多、性價比高等特點，在氣象預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)、航運、漁業(yè)、污染監(jiān)測、資源開發(fā)、海上救援、海洋工程、海洋科學(xué)研究等方面有廣泛的應(yīng)用

3、前景。高頻地波雷達(dá)應(yīng)用示意圖???由于其獨特的性能優(yōu)勢及應(yīng)用前景，許多臨海發(fā)達(dá)國家競相研制、購置和部署地波超視距雷達(dá)，以抵御現(xiàn)代戰(zhàn)爭的威脅并滿足海洋開發(fā)與研究的需要。美國、俄羅斯、英國、加拿大、德國、法國、澳大利亞、日本和新加坡等都研制過或正在發(fā)展高頻地波超視距雷達(dá)，其中典型代表有加拿大的SWR-503系統(tǒng)、美國的Seasonde系統(tǒng)和德國的WERA系統(tǒng)等。美國CODAR公司生產(chǎn)的著名SeaSonde地波雷達(dá)（交叉環(huán)／單極子是其典型特征）德國漢堡大學(xué)研制的WERA地波雷達(dá)系統(tǒng)美國雷聲公司為加拿大生產(chǎn)的SWR－503系統(tǒng)武漢大學(xué)研制的中程高頻地波雷達(dá)系統(tǒng)O

4、SMAR二、歷史雷達(dá)的前身是電離層測高儀。上個世紀(jì)初為了解釋Maconi成功實現(xiàn)跨越大西洋的無線電通信，Kennelly和Heaviside提出在地球大氣層中存在一個導(dǎo)電層——1902年Kennelly猜測無線電波在大約80km的高空經(jīng)一傳導(dǎo)層反射，同年“聰明、憤世嫉俗、自學(xué)成才的數(shù)學(xué)家和工程師”O(jiān)liverHeaviside在為大不列顛百科全書撰寫的一篇文章中也獨立提出類似的思想?，F(xiàn)在我們當(dāng)然知道那就是電離層，當(dāng)時科學(xué)家和工程師把那叫做“Kennelly-Heaviside層”，但那個層是否存在還眾說紛紜。隨后二極管、三極管、正反饋和超外差接收機等等無

5、線電技術(shù)如雨后春筍般地出現(xiàn)，為電離層存在性的驗證準(zhǔn)備了必要的技術(shù)條件。到1925年Breit和Tuve設(shè)計出一個無線電脈沖發(fā)射及接收裝置，通過向上空發(fā)射無線電脈沖并接收到反射回來的脈沖(Echoes)，驗證了電離層的存在，同時可通過收發(fā)脈沖之間的時間間隔計算電離層的高度。這個裝置就是電離層測高儀。????個人認(rèn)為Breit和Tuve發(fā)明的電離層測高儀其實就是雷達(dá)，也就是說雷達(dá)是在1925年就被發(fā)明了，而不是如同現(xiàn)在流傳的是二戰(zhàn)前幾年由英國人發(fā)明的。只不過Breit和Tuve的工作不夠“軍事”、不夠“傳奇”、不能體現(xiàn)雷達(dá)這個字眼的神秘性罷了。????上世紀(jì)

6、四、五十年代人們發(fā)現(xiàn)在海岸擔(dān)任探測和警戒任務(wù)的雷達(dá)總是受到來自海面不明原因的“干擾”。1955年，Crombie關(guān)注這一現(xiàn)象，進(jìn)行實驗研究，發(fā)現(xiàn)“數(shù)十米波長的電磁波與海洋表面的相互作用，將產(chǎn)生Bragg繞射現(xiàn)象”。原來那些干擾是波長等于無線電波波長一半、傳播方向平行于（接近或遠(yuǎn)離）雷達(dá)發(fā)射波束方向的海浪與無線電波“諧振”散射所產(chǎn)生的回波。Crombie的研究揭示了上述“干擾”的物理來源，同時使地波雷達(dá)超視距探測海面狀態(tài)成為可能。????冷戰(zhàn)期間美、蘇部署了為數(shù)不少的超視距雷達(dá)用于探測對方的軍事動態(tài)，客觀上也為科學(xué)家研究無線電波與海洋粗糙面相互作用提供了很

7、好的實驗條件。1968～1972年，在NOAA工作的D.E.Barrick定量解釋了海面對無線電波的一階散射和二階散射的形成機制，為高頻雷達(dá)探測海洋表面狀態(tài)建立了堅實的理論基礎(chǔ)。?500米陣長的海洋探測用高頻雷達(dá)（圖片來自CODAR公司培訓(xùn)資料）????Barrick和美國國家海洋大氣局（NOAA）電波傳播實驗室（EPL）經(jīng)過十多年理論和實驗研究，于1970年代末研制成功用于探測海洋表面狀態(tài)的CODAR(CoastalOceanDynamicsApplicationRadar)系統(tǒng)，并于1983年成立CODAR公司，實現(xiàn)了高頻地波雷達(dá)的商品化。與軍用高頻

8、超視距雷達(dá)動輒數(shù)公里長的天線陣不同，Barrick創(chuàng)造性地運用一組交叉環(huán)／單極子