特高頻雷達測速與一種新型漂流浮標的比對

張 弘 李博文 李 喆 王肅文

（1、丹東水文局，遼寧 丹東118000 2、海南熱帶海洋學院，海南 三亞572000）

1 概述

我國有著豐富的江河資源，在這些資源的管理中，江、河的流量測量是一個重要參數。流量本身的測量比較復雜，而通常更可行的方法是測量水表面的流速，再根據河床的幾何截面及水文理論模型而得出江、河某處的流量信息。傳統的流速測量使用鉛魚[1]，測量方法非常直接。近代比較常用的也包括ADCP[2]，利用聲學多普勒原理，通過觀測水中漂浮物的運動測量流速。這些方法都是通過與水直接接觸進行測量。隨著電子學及計算機的發展，非接觸式的測量方法也進入市場，其使用的技術領域包括激光[3]，微波[4]和特高頻電波[5]。

利用電波測量水面流速始于1955 年Crombie 的發現[6]。在水面反射回波的頻譜分析中有著明顯的邊峰，而邊峰的位置與相應于水波的相速度引起的多普勒頻移相同。在深水近似情況，水波的相速度為

其中g 為重力加速度，L 為水波波長。當電波波長λ=2L時，所有反射波相位相等而形成干涉疊加。根據狹義相對論，該反射波的多普勒頻移為

其中f 為電波頻率，c 為光速。

利用多普勒頻移的方法進行水流的測量始于二十世紀七十年代[7]，開始是局限于高頻地波在海面上的測量，本世紀初開始擴展到高頻地波在淡水中的測量[8]及特高頻電波在江、河中的測量[9]。

特高頻雷達利用FMCW 波形作為信號源，接收到的信號解調后經過二次FFT 分別得到距離和多普勒信息。接收天線含一對指向性的八目天線，根據天線的方向響應將多普勒信息分解為各個方向的流速信號。……