潮流推算在港口雷達海雜波處理中的應用

摘 要：利用潮流推算的方法求得海水流速，再利用海水流速得到其所對應的多普勒頻率，即海雜波所對應的頻率，進而運用多普勒雜波處理的方法對海雜波進行處理。但是這種方法不能將相對于海水流速接近為零的目標檢測出來，因此它不能獨立地在雷達中完成目標檢測的任務，但是卻可以作為提高發現概率的有益補充。最后給出了系統框圖，并對這種方法進行了評估。

關鍵詞：潮流推算；多普勒頻率；海雜波;港口雷達

Application of Tide Calculation in Port Radar Clutter Eliminating

QIN Qin1，XIAO Jianwei2

(Tianjin Maritime Vocational College，Tianjin，300457，China)

Abstract：This paper uses the way of tide calculation to get the velocity of flow and the doppler frequency.By using the way of Doppler clutter eliminating to eliminate the clutter because of ocean wave，but this way can′t detect the objects whose speed is the same to the ocean wave，so the way can′t be used in radar detection independently.But it can be the conplemantarity of advancing the radar′s detection probability.This paper maps the block diagram，and makes the evaluation of the way.

Keywords：tide calculation;Doppler frequency;clutter of ocean wave;port radar

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1 多普勒雜波檢測的基本思路

港口雷達多是用回波相關積累檢測的方法來去除雜波進而檢測目標，即是利用時域分析方法來除雜波。這種方法的缺點是：當雜波的回波幅度大于門限值，雷達將把雜波錯認為是目標；當目標回波的幅度沒有超過門限值，目標將被雷達當作雜波去除掉。即使門限是自適應的，以上問題也比較明顯的存在。而利用目標運動所產生的多普勒頻率來提取目標，就能從頻域里將運動目標譜線提取出來，進而對目標進行檢測。如果我們能夠獲得海水流速所對應的多普勒頻率譜線，從而將港口雷達所遇到的海雜波的譜線進行濾除，即對海雜波在頻域的范圍內進行去除。這樣對時域檢測產生的虛警能起到最大限度的降低，同時也降低了漏警概率。

當目標相對于雷達有徑向運動時，就會產生多普勒頻偏，這個頻偏與目標相對與雷達運動的徑向速度的關系式為：

2 潮流推算方法

潮流即海水周期性垂直運動的同時產生的海水周期性水平方向的流動，潮流分為往復流和回轉流。往復流是由于受地形影響而產生的漲落潮流向相反或者基本相反的潮流；回轉流為在一個潮汐周期內，潮流流向隨時間順時針或者逆時針變化360°，流速也隨時間變化的潮流。

每個港口根據自己所處地理位置的緯度、經度和地形不同，其潮汐時間和潮流流速都有不同，這個就要求進行潮流推算。在實踐中，可借用《潮汐表》中當地的“潮流預報表”求得某一時刻的海水流速。

2.1 往復流的推算方法

往復流流速隨時間的基本變化規律是：在轉流時流向不定，流速很小，所以流速可視為0節；轉流以后流速逐漸由小到大，到相鄰兩次轉流時間的中間時刻，流速達到最大；以后又逐漸變小，至下次轉流時間流速又降至0節。我們可將流速的這種變化規律近似的以正弦函數曲線來描述，如圖1所示。

其中v為所求時刻的流速，vm為當天最大流速，T為漲(落)潮流持續時間，ΔT為所求時間與它前面的轉流時間間隔。vm在《潮汐表》中當地的“潮流預報表”中可查得，而在無預報地區或者預報時間時，可根據內插方法求得。經過潮汐修正可得比較精確的值，但應注意的是在半日潮地區，大潮最大流速約等于2倍的小潮最大流速；而在全日潮地區，每日只出現一次潮，因此vm只有一個值。

2.2 回轉流的推算方法

回轉流的資料由兩種資料給出：回轉流圖和回轉流表，其中都標注了對應時間當地潮流的大小及方向。在未標注的時間的流速可通過線性內插方法求得。

3 系統框圖

其中，窄帶帶阻濾波器的阻帶中心頻率為海水流速所對應的多普勒頻率。因此要求窄帶中心頻率是可以按海水流速不同而變化的。窄帶帶阻濾波器的窄帶范圍越小越好，盡量可以將單獨譜線濾除。根據各個港口具體情況不同，框圖中的窄帶帶阻濾波器的帶陷浮動范圍也不同。例如：當雷達發射波頻率為9 GHz，某港口某日大潮最大流速可達到5節，最小流速可達到1節，則根據式(1)可得流速所對應的多普勒頻率值在30~154 Hz。因此可得帶阻中心浮動范圍在30~154 Hz。而在實際精度要求不大的情況下，由于頻率中心浮動范圍很小，所以可以設置窄帶帶阻濾波器為固定帶阻濾波器，其帶寬在30~154 Hz范圍內。濾波器的設置根據各個港口所用雷達發射頻率不同及海域實際情況不同有所不同，具體設置視實際情況而定。

4 結 語

由于下支路濾波電路可能將運動速度與海水流速相近的目標譜線濾除掉，因此用上支路的相關積累檢測的結果來進行修正，兩路結果并行進入有無目標的判定。在特殊海況時可能出現的海水流速與潮流推算值相差較大，這樣影響到了下支路頻域內檢波的正確性，在此時應將潮流推算支路關閉，只保留上支路結果。

這個框圖實現起來相對比較簡單，只將當地港口的“潮流預報表”存入系統即可。這種方法能夠降低時域檢波由于回波弱導致的漏警概率，并能提高發現概率。此方法對于輕型快速的船舶，及近港海面低空飛行的運動目標都有很強的發現能力，因此，可以作為時域檢波的有益補充。

參 考 文 獻

［1］郭禹.航海學[M].遼寧:大連海事大學出版社，2005.

［2］秦勤，李春紅，索繼東.多普勒雜波處理方法在海面監視雷達雜波處理中的應用[A].信號與信息處理專業全國第八屆學術會議論文集[C].2004.

［3］秦勤，索繼東，于海霞.航海雷達測速方法的探討[J].大連海事大學學報，2005(1):33-34.

［4］李聰，黃高明，李敬輝.海面雜波模擬[J].現代電子技術，2006，29(23):30-32.